[發明專利]一種基于三自由度球形關節的新型串聯機構及機器人

在審

• 申請號: 202010038445.4
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111195923A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 許都;陸新江
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 長沙智勤知識產權代理事務所(普通合伙) 43254
• 代理人: 曾芳琴

本發明公開一種基于三自由度球形關節的新型串聯機構和機器人，其包括至少兩個串聯的三自由度的球形關節；球形關節包括底座、輸出臺和多個連桿部件，底座通過多個并聯的連桿部件與輸出臺連接；連桿部件包括多個依次連接的弧形連桿，其中一個弧形連桿通過設置的下連接軸與底座連接，相鄰兩個球形關節通過底座和輸出臺相互連接。本發明通過多個球形關節串聯，球形關節的圓弧形連桿并聯運動合成實現關節輸出端的任意方向的偏轉。該關節用于串聯機械臂，可在最短長度的情況下實現機械臂末端的運動輸出，實現高自由度同時體積較小并節省結構空間。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種基于三自由度球形關節的新型串聯機構和基于三自由度球形關節的新型串聯機器人。

背景技術

傳統機器人一般采用串聯或者并聯的形式，占用體積大，為了實現高自由度需要較大的體積，并占用大量空間。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種基于三自由度球形關節的新型串聯機構和機器，旨在解決現有的機構和機器人實現高自由度需要較大的體積，并占用大量空間的問題。

為實現上述目的，本發明提出的一種基于三自由度球形關節的新型串聯機構，包括至少兩個串聯的三自由度的球形關節；所述球形關節包括底座、輸出臺和多個連桿部件，所述底座通過多個并聯的所述連桿部件與所述輸出臺連接；所述連桿部件包括多個依次連接的弧形連桿，其中一個所述弧形連桿通過設置的下連接軸與所述底座連接，相鄰兩個所述球形關節通過所述底座和所述輸出臺相互連接。

優選地，每一個所述球形關節所述底座和所述輸出臺上均設置有固定組件，所述球形關節通過設置的固定組件相互連接。

優選地，所述固定組件為法蘭，所述法蘭通過螺栓進行固定連接。

優選地，所述一種基于三自由度球形關節的新型串聯機構的端部和/或兩個相鄰所述球形關節之間設置有連接器。

優選地，所述連接器為柱狀，柱狀的所述連接器兩端設置有法蘭與所述球形關節連接。

優選地，所述弧形連桿包括首尾依次連接的連桿一、連桿二和連桿三，弧形所述連桿一、連桿二和連桿三的半徑逐漸減小，所述連桿一的一端通過設置的下連接軸與所述底座轉動連接，所述連桿一的另一端與所述連桿二的一端垂直且固定連接，所述連桿二和所述連桿三鉸接，所述連桿三與所述輸出臺鉸接。

本發明還提供一種基于三自由度球形關節的新型串聯機器人，其特征在于，包括驅控組件和如權利要求1-6中任一所述的一種基于三自由度球形關節的新型串聯機構；所述驅控組件的輸出軸與所述新型串聯機構的所述下連接軸連接。

優選地，所述驅控組件為驅控一體化集成機構，每一個所述連接軸均與一個所述驅控組件連接。

優選地，與所述連接桿一連接多個所述驅控組件分別與所述連接桿一連接的所述底座固定連接。

優選地，所述驅控組件包括伺服電動機、減速機和驅動器，所述伺服電動機的輸出軸與所述減速機連接，所述減速機輸出軸與所述連接軸連接，所述驅動器與所述伺服電動機連接。

優選地，所述驅控組件包括伺服電動機、減速機和驅動器，所述伺服電動機的輸出軸與所述減速機連接，所述減速機輸出軸與所述連接軸連接，所述驅動器與所述伺服電動機連接。

本發明的技術方案中，本發明提供了由多個球形關節串聯使用的解決方案，通過球形關節的圓弧形連桿并聯運動合成實現關節輸出端的任意方向的偏轉。該關節用于串聯機械臂，可在最短長度的情況下實現機械臂末端的運動輸出，單個關節輸出自由度達三個，串聯兩個球形并聯關節可以達到整個機器人六個自由度的輸出，實現高自由度同時體積較小并節省結構空間。

附圖說明