[發明專利]一種球坐標型五自由度混聯機器人

有效

• 申請號: 202010726530.X
• 申請日: 2020-07-25
• 公開（公告）號: CN111941393B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 汪滿新
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種球坐標型五自由度混聯機器人，包括靜平臺(1)、轉軸(11)、外圈(21)、連接件、第一主動伸縮腿(12)、第二主動伸縮腿(22)、第三主動伸縮腿(32)、被動伸縮腿(42)、動平臺(2)、以及連接在動平臺(2)末端的兩自由度轉頭(3)；其特征在于：所述第一主動伸縮腿(12)和被動伸縮腿(42)均貫穿于轉軸(11)，并分別通過轉動副與轉軸(11)相連，所述轉軸(11)通過轉動副與靜平臺(1)相連，所述被動伸縮腿(42)的末端與動平臺(2)固接；所述第一主動伸縮腿(12)的末端通過第一鉸鏈(13)與動平臺(2)相連；所述第一鉸鏈(13)為具有三個轉動自由度的球副，且三個轉動自由度的轉動軸線不共線但相交于一點；連接所述第一主動伸縮腿(12)和轉軸(11)的轉動軸線與連接所述被動伸縮腿(42)和轉軸(11)的轉動軸線相互平行；連接所述第一主動伸縮腿(12)和轉軸(11)的轉動軸線、連接所述被動伸縮腿(42)和轉軸(11)的轉動軸線均與連接所述轉軸(11)和靜平臺(1)的轉動軸線垂直相交；所述第二主動伸縮腿(22)與第三主動伸縮腿(32)分布在轉軸(11)的兩側；所述第二主動伸縮腿(22)貫穿于外圈(21)，并通過轉動副與外圈(21)相連，所述外圈(21)與靜平臺(1)轉動連接，連接所述第二主動伸縮腿(22)和外圈(21)的轉動軸線與連接所述的外圈(21)和靜平臺(1)的轉動軸線垂直相交；所述第二主動伸縮腿(22)的末端通過第二鉸鏈(23)與動平臺(2)相連；所述第二鉸鏈(23)為具有三個轉動自由度的球副，且三個轉動自由度的轉動軸線不共線但相交于一點；所述連接件與轉軸(11)轉動連接，所述第三主動伸縮腿(32)貫穿于連接件，并通過轉動副與連接件相連，且所述連接件僅與轉軸(11)和第三主動伸縮腿連接，連接所述連接件和轉軸(11)的轉動軸線與連接所述被動伸縮腿(42)和轉軸(11)的轉動軸線共線，連接所述第三主動伸縮腿和連接件的轉動軸線與連接所述連接件和轉軸的轉動軸線垂直相交；所述第三主動伸縮腿(32)的末端通過第三鉸鏈(33)與動平臺(2)相連；所述第三鉸鏈(33)為具有兩個轉動自由度的鉸鏈，且兩個轉動自由度的轉動軸線不共線但相交于一點，且其中的一個轉動軸線與連接所述第一主動伸縮腿(12)和轉軸(11)的轉動軸線平行；所述被動伸縮腿(42)包含移動桿(421)、導軌(422)、滑塊(423)和內圈(424)；所述導軌(422)固接在所述移動桿(421)上，所述滑塊(423)內接在所述內圈(424)上，所述導軌(422)和所述滑塊(423)構成移動副，從而實現所述移動桿(421)與內圈(424)的相對移動；所述第一主動伸縮腿(12)、第二主動伸縮腿(22)和第三主動伸縮腿(32)的結構相同，均包含伸縮桿(121)、導向鍵(122)、外管(123)、螺母(124)、絲杠(125）、驅動裝置(126)；所述驅動裝置(126)固接在外管(123)的一端，所述伸縮桿(121)設置在所述外管(123)內的另一端，所述伸縮桿(121)上開有鍵槽，所述外管(123)上固接導向鍵(122)，所述導向鍵(122)與鍵槽配合構成移動副，所述螺母(124)固接在伸縮桿(121)上，所述絲杠(125)旋轉連接在外管內部，且與驅動裝置(126)旋轉軸固接，所述螺母(124)和絲杠(125)構成螺旋移動副，從而實現伸縮桿(121)相對于外管(123)的主動移動。

2.根據權利要求1所述的球坐標型五自由度混聯機器人，其特征在于：所述第一鉸鏈(13)還可以采用具有兩個轉動自由度的鉸鏈替代，且兩個轉動自由度的轉動軸線不共線但相交于一點，且其中的一個轉動軸線與連接所述第一主動伸縮腿(12)和轉軸(11)的轉動軸線平行。

3.根據權利要求1或2所述的球坐標型五自由度混聯機器人，其特征在于：所述第三鉸鏈(33)還可以采用具有一個轉動自由度的鉸鏈替代，連接所述第三主動伸縮腿(32)和動平臺(2)的轉動軸線與連接所述連接件與第三主動伸縮腿(32)的轉動軸線相互平行。