[發明專利]爬行機械腿并聯驅動機構

有效

• 申請號: 202011599247.1
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112693540B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 豐宗強;姚培鋒;應一鵬;楊志林
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

本發明公開一種爬行機械腿并聯驅動機構，其包括定平臺、動平臺、第三分支、第四分支、兩條結構相同的第一分支與第二分支，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支連接動平臺和定平臺，第一分支、第二分支和第四分支中均設有移動副，三個移動副能驅動定平臺進行空間運動，第三分支構型包括SU、SR和UR，并聯機構為兩轉一移機構，運動靈活。并聯機構在工作空間中不存在奇異位置，運動連貫流暢，機械腿以移動副為驅動副，有較好的支撐剛性；基于該新型并聯機構機械腿的爬行機器人能夠在平面上沿任意方向運動。

技術領域

本發明涉及機器人領域，特別涉及一種三自由度的爬行機械腿并聯驅動機構。

背景技術

傳統輪式移動方式對松軟地面和不平地面的適應較差，履帶式移動方式在不平地面上的機動性仍然較差且行駛時機身晃動嚴重。與輪式、履帶式移動機器人相比在崎嶇不平的路面步行機器人具有獨特優越性能在這種背景下多足步行機器人的研究蓬勃發展起來。而爬行步行機器人的出現更加顯示出步行機器人的優勢；并聯機構在承載力和運動的快速性上具有一定優勢，故在爬行機械腿驅動機構中并聯機構擁有著廣泛的應用。

發明內容

本發的目的在于提供一種結構可靠，具有一定承載能力、運動性能較好的，可用于爬行機械腿結構的兩轉一移并聯驅動機構。

本發明的技術方案為提供一種爬行機械腿并聯機構，包括定平臺、動平臺、第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，所述第一分支、第二分支、第三分支和第四分支以并聯形式將動平臺、定平臺相連接，第一分支、第二分支和第四分支中均設有移動副，三個移動副能驅動定平臺進行空間運動；所述第一分支與第二分支結構相同，均為SPU構型，第一分支包括第一球副、第一移動桿組和第一萬向鉸鏈，第一球副的中心和第一萬向鉸鏈的中心均位于第一移動桿組的軸線上，所述第一移動桿組的兩端通過第一球副、第一萬向鉸鏈分別與定平臺、動平臺相連，第二分支包括第二球副、第二移動桿組和第二萬向鉸鏈，第二球副的中心和第二萬向鉸鏈的中心均位于第二移動桿組的軸線上，所述第二移動桿組的兩端通過第二球副、第二萬向鉸鏈分別與定平臺、動平臺相連；所述第三分支為SU構型，其包括第三球副、固定長桿和第三萬向鉸鏈，第三球副的中心和第三萬向鉸鏈的中心均位于固定長桿的軸線上，所述固定長桿的兩端通過第三球副、第三萬向鉸鏈分別與定平臺、動平臺相連；所述第四分支為UPR構型，其包括第四萬向鉸鏈、第三移動桿組和轉動副，第四萬向鉸鏈的中心和轉動副的中心均位于第三移動桿組的軸線上，第三移動桿組的兩端通過第四萬向鉸鏈、轉動副分別與定平臺、動平臺相連；所述第四萬向鉸鏈的第一轉軸的軸線l₁穿過第三球副的中心，第三分支、第四分支與轉動軸線l₁位于同一平面內，在第一移動桿組和第二移動桿組的驅動下，動平臺能繞軸線l₁轉動；所述第一萬向鉸鏈的第一轉軸、第二萬向鉸鏈的第一轉軸和第三萬向鉸鏈的第一轉軸的軸線均重合，設為l₂，軸線l₁與軸線l₂相互垂直。

優選地，所述第一分支和第二分支分別布置于第三分支和第四分支所在幾何平面的兩側。

優選地，所述第三分支的構型還包括SR和UR，并聯機構自由度為兩轉一移。

優選地，所述第四萬向鉸鏈的第二轉軸的軸線與第四轉動副的軸線平行。

優選地，所述第四轉動副軸線與軸線l₂平行。

優選地，所述第四轉動副的軸線與軸線l₂相互平行。

優選地，各并聯機構通過定平臺與爬行機器人主體相連。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1)并聯機械腿驅動機構結構簡單，具有兩個轉動自由度和一個移動自由度，動平臺末端可以到達較大的工作空間充分滿足機械腿的足式運動；

2)在動平臺末端的工作空間中不存在奇異位置能夠使機械腿的運動連貫流暢；