[實用新型]一種基于Delta并聯機構的仿蛇形機器人

有效

• 申請號: 201720249348.3
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN206717856U
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 戴建生;萬昌雄;田傳印;唐昭
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明屬于機構學與機器人學技術領域，涉及一種多自由度、承載能力強、運動速度快、運動精度高、能實現多種復雜運動的Delta并聯機構仿蛇形機器人。

背景技術

蛇因其柔軟多變的身軀而具備多種獨特的運動形式，它能進行多種運動以適應多種不同的生活環境(沙漠、水池、陸地、森林等)，具有很強的環境適應能力和地面運動穩定能力，被認為是越障能力最強的動物之一。

仿蛇形機器人是一種新型的仿生機器人，在其誕生之初就備受關注，具有眾多優點及廣泛運用前景，然而大多數仿蛇形機器人具有如下缺點：1)由于機構結構形式的限制，其承載能力差；2)蛇形機器人的運動速度和輪式機構相比較慢；3)運動形式單一，不具備多種運動方式的能力；4)多自由度的控制困難。

自從1985年Clavel發明了Delta并聯機構后，特別是專利到期后，Delta并聯機構在工業、醫療等多個行業領域得到廣泛運用，Delta并聯機構被稱為“最成功的并聯機器人設計”。Delta并聯機構具有如下優點：1)采用并聯閉環桿系機構，多桿受力，剛度質量比大，使其具有很高的承載能力；2)動態性能優越，慣性低，可獲得很高的速度與加速度；3)結構緊湊靈活性強，通過運動耦合，可以實現多種復雜的運動；4)Delta并聯機構不存在誤差累積，而且各條運動鏈的誤差在末端可以有一個相互抵消的平均化效果，運動精度高；5)Delta并聯機構機器人運動分析及控制理論都已經比較成熟，其分析、控制有大量資料可查，其相對簡單；6)容易組裝和模塊化。

為使仿蛇形機器人早日在更多領域實際運用，彌補目前仿蛇形機器人的不足，更多的需要在機構設計上面去突破創新。

發明內容

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于Delta并聯機構的仿蛇形機器人，該機器人承載能力強、運動速度快、運動方式多樣、運動精度高。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種基于Delta并聯機構的仿蛇形機器人，由多個結構相同的運動模塊串聯而成，所述運動模塊采用具有三個自由度的Delta并聯機構，包括三條結構相同的RSS串聯支鏈、靜平臺和動平臺，每條所述RSS串聯支鏈包括驅動裝置、主動桿和從動桿，所述主動桿的輸入端與所述驅動裝置連接，所述驅動裝置固定在所述靜平臺上，所述主動桿的輸出端通過球鉸副Ⅰ與所述從動桿的輸入端連接，所述從動桿的輸出端通過球鉸副Ⅱ與所述動平臺連接，相鄰的兩個所述運動模塊，其中一個所述運動模塊的所述動平臺與另一個所述運動模塊的所述靜平臺固接。

所述從動桿由相互平行的從動桿Ⅰ和從動桿Ⅱ組成，所述從動桿Ⅰ和所述從動桿Ⅱ輸入端各采用一個所述球鉸副Ⅰ與所述主動桿的輸出端連接，所述從動桿Ⅰ和所述從動桿Ⅱ輸出端各采用一個所述球鉸副Ⅱ與所述動平臺連接，所述從動桿Ⅰ和所述從動桿Ⅱ與所述主動桿以及所述動平臺形成平行四邊形結構。

在所述從動桿Ⅰ和所述從動桿Ⅱ之間拉接有與其垂直的彈簧，所述彈簧的兩端各通過一個固定件與所述從動桿Ⅰ或所述從動桿Ⅱ連接。

所述驅動裝置采用舵機，所述舵機通過舵盤與所述主動桿的輸入端連接，所述主動桿與所述舵機通過轉動副連接，所述舵機通過支架固定在所述靜平臺上。

本實用新型具有的優點和積極效果是：通過采用Delta并聯機構，充分利用Delta并聯機構的優點，使仿蛇形機器人具有眾多優點：1)承載能力強、運動速度快、運動精度高；2)結構緊湊靈活性強，不僅能夠實現蜿蜒、擺動、收縮等多種方式的前進運動，通過運動耦合，可以實現避障、纏繞、攀爬、蠕動以及跳躍等復雜運動形式；3)Delta并聯機構運動分析及控制理論都已經比較成熟，其分析、控制有大量資料可查，分析、控制仿蛇形機器人相對簡單；4)零部件數量少，成本低，容易組裝和實現模塊化仿蛇形機器人的設計。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的運動模塊結構示意圖之一；

圖3為本實用新型的運動模塊結構示意圖之二；

圖4為本實用新型的RSS支鏈結構示意圖。

圖中：101、靜平臺，102、支架，103、舵機，104、舵盤，105、主動桿，106、從動桿，106A、從動桿Ⅰ，106B、主動桿Ⅱ，107、固定件，108、彈簧，109、動平臺，201、轉動副，202、球鉸副Ⅰ，203、球鉸副Ⅱ。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：