[發(fā)明專利]一種過約束運(yùn)動裝置和機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110267829.8
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113001517B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋超陽;馮世豪;顧宇平;郭宇芹;陳銘棟
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/00;B62D57/032
• 代理公司: 上海德同律師事務(wù)所 31429
• 代理人: 姚瑤

1.一種過約束運(yùn)動裝置，其特征在于，包括同軸驅(qū)動裝置和過約束連桿機(jī)構(gòu)，

所述同軸驅(qū)動裝置包括外驅(qū)動器、內(nèi)驅(qū)動器、外輸出軸和內(nèi)輸出軸，

所述外驅(qū)動器驅(qū)動所述外輸出軸，所述內(nèi)驅(qū)動器驅(qū)動所述內(nèi)輸出軸，

所述內(nèi)輸出軸和外輸出軸同軸設(shè)置；

所述內(nèi)輸出軸與所述過約束連桿機(jī)構(gòu)的第一主動桿連接，所述外輸出軸的與所述過約束連桿機(jī)構(gòu)的第二主動桿連接；

所述過約束連桿機(jī)構(gòu)還包括:第一從動桿和第二從動桿，其中，所述第一主動桿、第二主動桿、第一從動桿和第二從動桿依次鉸接形成一個(gè)空間單閉環(huán)機(jī)構(gòu)；

其中，所述第一主動桿和第二主動桿與所述內(nèi)輸出軸的鉸接處形成第一關(guān)節(jié)；所述第一主動桿和所述第一從動桿之間形成第二關(guān)節(jié)；所述第二主動桿和所述第二從動桿之間形成第三關(guān)節(jié)，第一從動桿和第二從動桿之間形成第四關(guān)節(jié)；

所述第一關(guān)節(jié)、所述第二關(guān)節(jié)、所述第三關(guān)節(jié)以及第四關(guān)節(jié)的樞轉(zhuǎn)軸的軸線不平行；

所述第一主動桿、第二主動桿、第一從動桿和第二從動桿均具有初始可調(diào)節(jié)的扭轉(zhuǎn)角，用于調(diào)節(jié)對應(yīng)的關(guān)節(jié)的初始角度；

所述第一主動桿、第二主動桿、第一從動桿和第二從動桿均包括定位管和鉸接組件，所述鉸接組件包括安裝桿和鉸接頭，所述鉸接頭通過安裝桿安裝在定位管一端，以通過調(diào)整安裝桿與定位管的角度，調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)的初始角度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過約束運(yùn)動裝置，其特征在于，所述同軸驅(qū)動裝置還包括安裝板和支撐架，所述外驅(qū)動器、內(nèi)驅(qū)動器安裝在所述安裝板上，安裝板一側(cè)設(shè)置有基座，所述外輸出軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述基座上，所述外驅(qū)動器的輸出軸上安裝有第一外同步帶輪，第一外同步帶輪通過同步帶與安裝在所述外輸出軸上的第二外同步帶輪連接；

所述內(nèi)驅(qū)動器的輸出軸上安裝有第一內(nèi)同步帶輪，第一內(nèi)同步帶輪通過同步帶與安裝在所述內(nèi)輸出軸上的第二內(nèi)同步帶輪連接；

所述外驅(qū)動器和內(nèi)驅(qū)動器安裝在所述安裝板的同側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過約束運(yùn)動裝置，其特征在于，所述過約束連桿機(jī)構(gòu)包括以下一種機(jī)構(gòu)：Bennett機(jī)構(gòu)、Goldberg機(jī)構(gòu)、Myard機(jī)構(gòu)、Extended?Myard機(jī)構(gòu)、Double-Goldberg機(jī)構(gòu)、Waldron's?Hybrid機(jī)構(gòu)、YuBaker'sSyncopated機(jī)構(gòu)、MavroidisRoth′s6R機(jī)構(gòu)、Dietmaier′s?6R機(jī)構(gòu)、Bricard機(jī)構(gòu)、Altmann′s?6R機(jī)構(gòu)和Wohlhart′s?Hybrid?6R機(jī)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過約束運(yùn)動裝置，其特征在于，所述外驅(qū)動器通過準(zhǔn)直驅(qū)的方式驅(qū)動所述外輸出軸，所述外驅(qū)動器與外輸出軸的減速比為1∶5-1∶10；

所述內(nèi)驅(qū)動器通過準(zhǔn)直驅(qū)的驅(qū)動所述內(nèi)輸出軸，所述內(nèi)驅(qū)動器與內(nèi)輸出軸的減速比為1∶5-1∶10。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過約束運(yùn)動裝置，其特征在于，外驅(qū)動器、內(nèi)驅(qū)動器和過約束連桿機(jī)構(gòu)末端的關(guān)系式為：

φ_i＝h_i(θ_i)＝H_i(q₁，q₂)??????(1)

其中，φ_i表示為關(guān)節(jié)i的等效開鏈轉(zhuǎn)動角，θ_i表示為關(guān)節(jié)角，q₁表示為外驅(qū)動器轉(zhuǎn)速，q₂表示為內(nèi)驅(qū)動器轉(zhuǎn)速，h_i(θ_i)表示關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角和等效開鏈轉(zhuǎn)動角函數(shù)，H_i(q₁，q₂)表示為行將開鏈轉(zhuǎn)動角和驅(qū)動器轉(zhuǎn)速函數(shù)；

末端移動速度的表達(dá)式為：

其中，V表示末端移動速度，J表示為雅可比矩陣，si表示為關(guān)節(jié)i旋轉(zhuǎn)軸在初始位置的坐標(biāo)，初始位置是指過約束機(jī)構(gòu)的連桿在同一平面上時(shí)的位置，j表示為末端軸和主動軸之間的關(guān)節(jié)總數(shù)。