[發(fā)明專利]球面兩自由度機(jī)器人腕關(guān)節(jié)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610173377.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105599005A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫通帥;褚宏鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 褚宏鵬
• 主分類號(hào): B25J17/02
• 分類號(hào): B25J17/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人關(guān)節(jié)，特別涉及一種球面兩自由度機(jī)器人腕關(guān)節(jié)。

技術(shù)背景

并聯(lián)機(jī)構(gòu)無(wú)累積誤差，精度較高，驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái) 的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力大， 完全對(duì)稱的并聯(lián)機(jī)構(gòu)還具有較好的各向同性。但并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間普遍較小， 嚴(yán)重制約了并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工業(yè)和機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此研究具有大工作空間 的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，成為了并聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域一個(gè)重要的內(nèi)容。

并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度可分為移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其中移動(dòng)工作空間可 通過(guò)增大機(jī)構(gòu)尺寸的辦法增大，然而轉(zhuǎn)動(dòng)空間卻不隨機(jī)構(gòu)尺寸的增大而增加。 國(guó)外對(duì)大工作空間轉(zhuǎn)動(dòng)類并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究較早，美國(guó)專利US4651589提出了一種 大工作空間三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并成功應(yīng)用于雷達(dá)追蹤設(shè)備，美國(guó)專利 US4686866公開(kāi)了一種大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并成功應(yīng)用于工業(yè)噴涂機(jī)器 人腕關(guān)節(jié)中，美國(guó)專利US7478576B2公開(kāi)了一種三支鏈大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián) 機(jī)構(gòu)，并將其應(yīng)用于機(jī)器人腕關(guān)節(jié)中。美國(guó)專利US6658962B1公開(kāi)了一種四支 鏈大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并將其應(yīng)用于仿生機(jī)器人肩關(guān)節(jié)中。國(guó)內(nèi)對(duì)具 有大轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究成果較少，其中發(fā)明專利CN103217986A和發(fā)明 專利CN103433916A對(duì)大工作空間兩轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究，并取得了一些成 果。但上述大轉(zhuǎn)動(dòng)工作空間的并聯(lián)機(jī)構(gòu)都屬于非球面轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn) 動(dòng)中心不唯一，使得動(dòng)平臺(tái)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生附加的移動(dòng)，這一性質(zhì)嚴(yán)重限 制了這類機(jī)構(gòu)在機(jī)器人特別是仿生機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種球面兩自由度機(jī)器人腕關(guān)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng) 平臺(tái)相對(duì)定平臺(tái)做球面兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，且該關(guān)節(jié)具有體積小、剛度大、轉(zhuǎn)動(dòng)工 作空間大等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人特別是仿生機(jī)器人等領(lǐng)域。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

本發(fā)明主要包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、環(huán)形導(dǎo)軌，連接動(dòng)、定平臺(tái)的三條運(yùn)動(dòng) 支鏈，其有四種連接方式：

第一種連接方式：三條運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連桿、滑 塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，下連桿另一端與滑塊 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿另一端與滑塊 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；三條運(yùn)動(dòng)支鏈中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)O，且點(diǎn)O即 為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心；每條運(yùn)動(dòng)支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副連接，滑 塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動(dòng)，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過(guò)所述點(diǎn)O。

第二種連接方式：三條運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連桿、滑 塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，下連桿另一端與滑塊 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)球面副連接，上連桿另一端與滑塊 通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；三條運(yùn)動(dòng)支鏈中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)O，且點(diǎn)O即 為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心；每條運(yùn)動(dòng)支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副連接，滑 塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動(dòng)，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過(guò)所述點(diǎn)O。

第三種連接方式：第一、第二運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，兩條運(yùn)動(dòng)支鏈均由下連 桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，下連桿另一端 與滑塊通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿另一端 與滑塊通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；第三運(yùn)動(dòng)支鏈由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿 一端與定平臺(tái)通過(guò)球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿 一端與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，上連桿另一端與滑塊通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；三條運(yùn) 動(dòng)支鏈中的所有轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)O，且點(diǎn)O即為關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心；每條 運(yùn)動(dòng)支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過(guò)移動(dòng)副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌作圓周 滑動(dòng)，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過(guò)所述點(diǎn)O。