[發明專利]一種局部三自由度剛柔軟耦合仿生機器人腰關節

有效

• 申請號: 202011289446.2
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112659100B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 周玉林;褚宏鵬;祁柏
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/10;B25J17/02
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

1.一種局部三自由度剛柔軟耦合仿生機器人腰關節，其特征在于：該機器人腰關節包括四個并聯機構單元，所述四個并聯機構單元由下至上分別為第一并聯單元、第二并聯單元、第三并聯單元、第四并聯單元；所述第一并聯機構單元底部設置柔性定平臺(010)，所示第一并聯機構單元和第二并聯機構單元之間通過柔性共用平臺a(020)銜接，所述第二并聯機構單元上端和第三并聯機構單元下端之間通過柔性共用平臺b(030)銜接，所述第三并聯機構單元上端和第四并聯機構單元下端之間通過柔性共用平臺c(040)銜接，所述第四并聯機構單元上端設置有柔性動平臺(050)，所述腰關節中上下相鄰的兩個平臺之間設置有柔性約束分支、剛性中心分支、人造肌肉，所述人造肌肉設置于上下相鄰兩個平臺之間，呈X型沿周向均勻分布；

所述剛性中心分支包括設置在柔性定平臺(010)和柔性共用平臺a(020)之間的第一剛性中心分支(100)、設置在共用平臺a(020)和柔性共用平臺b(030)之間的第二剛性中心分支(110)、設置在柔性共用平臺b(030)和柔性共用平臺c(040)之間的第三剛性中心分支(120)、設置在共用平臺c(040)和柔性動平臺d(030)之間的第四剛性中心分支(130)；第一剛性中心分支(100)包括第一連桿(102)、第二連桿(104)，所述第一連桿(102)一端與第二連桿(104)一端通過第一剛性轉動副(103)連接，所述第一連桿(102)通過第一虎克鉸鏈(101)與柔性定平臺(010)連接，第二連桿(104)通過第二虎克鉸(105)與柔性共用平臺a(020)連接；所述第二剛性中心分支(110)、第三剛性中心分支(120)、第四剛性中心分支(130)結構均與第一剛性中心分支(100)結構相同。

2.根據權利要求1所述的一種局部三自由度剛柔軟耦合仿生機器人腰關節，其特征在于：所述柔性定平臺(010)包括三個相同的定平臺力感應分支(011)，所述定平臺力感應分支(011)的支體內鑲嵌應變片a(012)，所述三個定平臺力感應分支(011)一端通過柔性鉸鏈(014)相互連接，每兩個定平臺力感應分支(011)之間夾角為120°，三個定平臺力感應分支(011)形成三棱錐狀，另一端通過鉸鏈分別與轉接平臺(013)連接；所述柔性動平臺(050)與柔性定平臺(010)結構相同。

3.根據權利要求1所述的一種局部三自由度剛柔軟耦合仿生機器人腰關節，其特征在于：所述柔性共用平臺a(020)包括三組相同的力感應分支組，所述力感應分支組包括兩個共平臺力感應分支(021)，所述兩個共平臺力感應分支(021)之間通過柔性鉸鏈(024)連接，所述力感應分支組上下兩端分別與其他兩組力感應分支組的上下兩端通過鉸鏈連接在柔性共用平臺a(020)上端和下端，所述柔性共用平臺a(020)上端和下端之間通過彈簧(023)連接，所述力感應分支組相互間隔120°，形成紡錘狀；所述共平臺力感應分支(021)的支體內鑲嵌應變片b(022)；所述柔性共用平臺b(030)、柔性共用平臺c(040)的結構與柔性共用平臺a(020)結構相同。

4.根據權利要求1所述的一種局部三自由度剛柔軟耦合仿生機器人腰關節，其特征在于：所述柔性約束分支包括設置在柔性定平臺(010)和柔性共用平臺a(020)之間的第一柔性約束分支(060)、設置在共用平臺a(020)和柔性共用平臺b(030)之間的第二柔性約束分支(070)、設置在柔性共用平臺b(030)和柔性共用平臺c(040)之間的第三柔性約束分支(080)、設置在共用平臺c(040)和柔性動平臺d(030)之間的第三柔性約束分支(090)；所述第一柔性約束分支(060)設置在柔性定平臺(010)和柔性共用平臺a(020)之間，所述第一柔性約束分支(060)包括第一約束連桿(062)，所述第一約束連桿(062)通過第一約束轉動副(061)連接于柔性定平臺(010)，所述第一約束連桿(062)通過第二約束轉動副(063)連接第二約束連桿(064)連接，所述第二約束連桿(064)通過第三轉動副(065)連接于柔性共用平臺a(020)，第二柔性約束分支(070)、第三柔性約束分支(080)、第三柔性約束分支(090)的結構均與第一柔性約束分支(060)結構相同。