[發明專利]二自由度非對稱并聯旋轉機構

在審

• 申請號: 202010597198.1
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111730583A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 張舉中;儲雨奕;蔡黎明;楊洪波;王之森;張瑩瑩
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 祁云珊

本發明公開了一種二自由度非對稱并聯旋轉機構，包括第一連桿、通過第一旋轉副與第一連桿連接的第二連桿、通過第二旋轉副與第二連桿連接的第三連桿、球鉸副、與球鉸副連接的球桿、連接于所述球桿另一端和所述第三連桿之間的萬向副、用于對所述第二連桿提供驅動力使所述第二連桿相對所述第一連桿繞第一旋轉軸線轉動的第一驅動組件以及用于對所述球鉸副提供驅動力使所述第三連桿相對所述第二連桿繞第二旋轉軸線轉動的第二驅動組件。本發明可應用于機器人的機械臂中實現二自由度旋轉驅動，本發明的機構可以把驅動部件都固定安裝在前置桿件或基座上，可以大幅減輕后置機構的質量，降低前置驅動部件的功率，從而可以使整個機械臂結構更緊湊、更靈活。

技術領域

本發明涉及機器人領域，特別涉及一種二自由度非對稱并聯旋轉機構。

背景技術

根據運動鏈的數目，運動機構可分為串聯機構和并聯機構。串聯機構是指若干個單自由度的基本桿件順序聯接，每一個前置桿件的輸出運動是后置桿件的輸入，從基座到末端執行器之間只有一條運動鏈的開環機構；并聯機構是指定平臺(基座)和動平臺(末端執行器)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。

串聯機構和并聯機構各有優缺點。

串聯機構具有工作空間大、結構簡單和控制算法成熟等優點，目前被廣泛應用于工業機械臂等領域。然而，串聯機構每個單自由度的桿件都必須配置驅動部件，如電機、電動缸、液壓缸或液壓馬達等，越靠近基座的桿件不但要承擔與之相連的下一個桿件的載荷，而且還有來自相應驅動部件的重量。考慮到驅動部件的質量往往比較大，它們在機器人工作時會產生很大的離心載荷，結果就需要功率更大的前置驅動部件，消耗更多的能源。而且，為了保證足夠的強度和剛度，串聯機械臂的結構常常設計得非常“粗壯”，整個機器人都比較笨重。而并聯機構具有以下優點：無累積誤差，精度較高；結構緊湊，剛度高，承載能力大。

現在的許多應用于機械臂的一些旋轉驅動機構中，要么存在采用串聯機械臂的結構而使得結構顯得非常“粗壯”的缺點，要么是存在由于把驅動部件安裝在后置機構上而導致需要功率更大的前置驅動部件的缺點。

所以現在需要一種更可靠的方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種二自由度非對稱并聯旋轉機構。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種二自由度非對稱并聯旋轉機構，包括第一連桿、通過第一旋轉副與所述第一連桿連接的第二連桿、通過第二旋轉副與所述第二連桿連接的第三連桿、球鉸副、與所述球鉸副連接的球桿、連接于所述球桿另一端和所述第三連桿之間的萬向副、用于對所述第二連桿提供驅動力使所述第二連桿相對所述第一連桿繞第一旋轉軸線轉動的第一驅動組件以及用于對所述球鉸副提供驅動力使所述第三連桿相對所述第二連桿繞第二旋轉軸線轉動的第二驅動組件；

所述第一旋轉軸線和第二旋轉軸線不平行，以使所述第三連桿可進行兩個旋轉方向的姿態調整。

優選的是，所述萬向副替換為球鉸副。

優選的是，所述球桿兩端的球鉸副和萬向副位置對調。

優選的是，所述第一旋轉副包括將所述第二連桿可轉動連接在所述第一連桿的前端的第一轉軸；

所述第二旋轉副包括將所述第三連桿可轉動連接在所述第二連桿的前端的第二轉軸；

所述第一轉軸和第二轉軸的軸線不平行。

優選的是，所述第一驅動組件包括設置在所述第一連桿上的曲柄搖桿機構以及與所述曲柄搖桿機構的輸入端驅動連接的第一電機，所述曲柄搖桿機構的輸出端與所述第二連桿連接。