[發明專利]三自由度欠驅動機器人手腕裝置

無效

• 申請號: 201010610111.6
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102009414A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 何斌;劉文珍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種機器人手腕裝置，特別是一種三自由度欠驅動機器人手腕裝置。

背景技術

欠驅動機構是指控制出入小于系統自由度的機構,?欠驅動機器人是一種含有欠驅動機構的機器人，由于其具有體積小、重量輕、成本低、能耗低、靈活性高等特點，因此引起學者們的廣泛關注，成為機器人領域研究的新熱點。欠驅動機器人分別以空間機器人、水下機器人、移動機器人、行走機器人、并聯機器人、伺服機器人和柔性機器人等多種形式出現在各行各業。

并聯機構可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的一種閉環機構。并聯機構具有無累積誤差，精度較高；驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態響應好，結構緊湊，剛度高，承載能力大，完全對稱的并聯機構具有較好的各向同性。

與人類相似，機器人的功能要通過機械臂操作來實現，而手腕是聯系手臂和手爪的重要裝置，其設計的是機器人的關鍵技術之一。現有的機器人手腕一般為三個自由度，均使用三個電機實現三個自由度。由于一個自由度需要由一個動力源（如電機等）來支持，而動力源的質量往往占關節總質量的大部分，所以這類裝置顯著的不足之處在于：該裝置采用完全驅動的方式，致使機械結構較復雜，體積較大，質量較大，成本較高。

發明內容

本發明的目的是針對上述有技術存在的缺陷，提供一種三自由度欠驅動機器人手腕裝置。該裝置帶有兩個動力源，而且其動平臺具有三個自由度，結構簡單，可靠，體積小、重量輕，成本低，易于加工，易于維護。該裝置可以作為機器人手腕或多個串聯形成機器人手臂。

為達到上述目的，本發明的構思是：本發明的三自由度欠驅動機器人手腕裝置，含有靜平臺、動平臺和連接它們的分支機構。其特征在于：靜平臺通過三個分支連接動平臺，其中有兩個分支具有驅動源，動平臺可以做三自由度的運動。一個彎曲的基座連接桿一端通過兩個螺釘固定在基座上表面，另一端連接所述的一個分支；一個電機固定座通過兩個螺釘也固定在所述基座上表面，所述的電機固定座與基座連接桿間隔120°；另一個電機固定座通過兩個螺釘固定在也基座上表面，所述的電機固定座與電機固定座和基座連接桿均間隔120°。兩個動力源電機分別通過螺栓固定在所述的電機固定座上，電機的輸出端分別與聯軸器相連，所述的聯軸器分別所述的另外兩個分支連接。兩連桿通過鉸鏈銷串聯，構成其中一分支，該分支的一端通過鉸鏈銷與基座連接桿鉸接，該分支的另一端通過鉸鏈銷與動平臺鉸接；兩連桿通過鉸鏈銷串聯，構成其中另一分支，該分支的一端通過固定銷與聯軸器固定在一起，該分支的另一端通過鉸鏈銷與動平臺鉸接；又有兩連桿通過鉸鏈銷串聯，構成其中另一分支，該分支的一端通過固定銷與聯軸器固定在一起，該分支的另一端通過鉸鏈銷與動平臺鉸接。三個動平臺連桿一端分別通過螺釘固定在圓板下表面，三個動平臺連桿成120°均勻分布，三個動平臺連桿另一端分別通過鉸鏈銷與三個分支鉸接。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種三自由度欠驅動機器人手腕裝置，包括一個靜平臺、一個動平臺、三個分支和兩個驅動動力源，其特征在于：所述靜平臺通過所述三個分支鉸連所述的動平臺，所述三個分支中有兩個分支在兩個驅動動力源的驅動下，經三個分支的傳動，動平臺作三自由度運動。

上述靜平臺的結構是：一個彎曲的基座連接桿一端通過兩個螺釘固定在基座上表面，另一端連接通過一個鉸鏈銷連接所述三個分支中的一個分支；一個第一電機固定座通過兩個螺釘也固定在所述基座上表面，所述第一電機固定座與基座連接桿間隔120°；一個第三電機固定座通過兩個螺釘固定在也基座上表面，所述第二電機固定座與第一電機固定座和一個基座連接桿均間隔120°。

上述兩個動力源為兩個電機，第一電機和第二電機分別通過螺栓固定在所述的第一電機固定座和第二電機固定座上，第一電機和第二電機的輸出端分別與第一聯軸器和第二聯軸器相連，所述第一聯軸器和第二聯軸器與所述三個分支中的另外兩個分支連接，兩個電機驅動所述的兩個分支運動，從而同時帶動所述的動平臺運動。