[发明专利]一种拟人髋关节机构

说明书

技术领域

本发明涉及拟人机器人领域，特别是涉及一种两自由度转动拟人髋关节机构。

技术背景

拟人机器人是先进机器人技术的高级发展阶段，它集机械、电子、材料、计算机、传感器、控制等多门学科理论与技术于一体，是目前科技发展最活跃的领域之一。很多国家已投入大量的人力与物力，对其进行了深入地研究。其中，拟人机器人髋关节是拟人机器人设计中的难点之一。早期的拟人机器人髋关节通常采用串联结构，存在结构复杂、惯性大等不足之处。为了克服这些不足之处，许多研究人员把注意力转向了两自由度转动并联机构，具有结构简单、承载能力强等优点，如Gosselin和张立杰教授等人对一种球面两转动并联机构进行了研究，这种机构是一种平面5R机构，这种机构对制造和安装精度要求很高，否则，会发生卡死现象；张立杰教授提出了一种冗余两转动并联机构，这种机构存在结构复杂、承载能力小、加工与装配工艺性不好等问题；黄真教授等人提出了一种2-PSS/S并联机构，这种机构采用球铰形式，限制了其转动角，使这种机构的工作空间较小；曾达幸提出了一种解耦两转动并联机构，这种机构存在承载能力较小等问题，等等。

发明内容

为克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种结构简单，承载能力强，体积较小，运动解耦，加工和装配工艺性好拟人髋关节机构。

一种拟人髋关节机构，包括基座，设置于基座上动平台和与动平台连动的第一电机及第二电机；

其特征在于：所述的动平台为十字轴，所述的动平台具有平行于基座的水平连接臂和垂直于基座的上垂直连接臂及下垂直连接臂，所述的下垂直连接臂通过万向节与所述的基座连接；

所述的第一电机通过第一驱动杆与所述的水平连接臂连动，所述的第一驱动杆为L型连杆，所述的第一驱动杆的一端与第一电机的输出轴固接、另一端与所述的水平连接臂铰接；

所述的第二电机通过导向机构可滑动地连接于所述的基座上，所述的导向机构包括与第二电机固接的导向滑杆和固定于基座、使导向滑杆沿其滑动的导轨；

所述的第二电机通过连杆机构与所述的动平台连动。

进一步，所述的连杆机构包括与所述的第二电机的输出轴固接的第二驱动杆，与所述的上垂直连接臂固接的第一连杆，和连接所述的第一连杆和第二驱动杆的第二连杆；所述的第二连杆分别与所述的第一连杆和第二驱动杆铰接。

进一步，所述的下垂直连接臂通过万向节与固定在基座上的支承座连接，所述的第一电机架设于一与基座固接的垂直支架上。

本发明的技术构思是：通过第一电机和第二电机分别控制动平台朝两个不同的方向翻转。

当第一电机工作时，第一驱动杆转动，第一驱动杆通过动平台的水平连接臂带动动平台翻转，同时、动平台与第二电机之间的连杆机构跟随动平台翻转，滑杆在连杆机构的带动作用下沿导轨滑动，第二电机跟随滑杆滑动。

当第二电机工作时，第二驱动杆转动，第二驱动杆推动第一、第二连杆前后运动，连杆带动动平台翻转。动平台翻转时，因水平连接臂与第一驱动杆为铰接关系，第一驱动杆不影响动平台翻转。

本发明的铰接连接均为销轴直接插入连杆或驱动杆中，销轴为铆接连接，本发明具有结构简单，承载能力强，体积较小，运动解耦，加工和装配工艺性好的优点。

附图说明

图1是本发明的示意图。

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明：

一种拟人髋关节机构，包括基座1，设置于基座1上动平台5和与动平台5连动的第一电机2及第二电机7；

所述的动平台5为十字轴，所述的动平台5具有平行于基座的水平连接臂41和垂直于基座的上垂直连接臂43及下垂直连接臂42，所述的下垂直连接臂42通过万向节与所述的基座1连接；

所述的第一电机2通过第一驱动杆3与所述的水平连接臂41连动，所述的第一驱动杆3为L型连杆，所述的第一驱动杆3的一端与第一电机2的输出轴固接、另一端与所述的水平连接臂41铰接；

所述的第二电机7通过导向机构可滑动地连接于所述的基座1上，所述的导向机构包括与第二电机7固接的导向滑杆11和固定于基座1、使导向滑杆11沿其滑动的导轨10；

所述的第二电机7通过连杆机构与所述的动平台5连动。

所述的连杆机构包括与所述的第二电机7的输出轴固接的第二驱动杆9，与所述的上垂直连接臂43固接的第一连杆6，和连接所述的第一连杆6和第二驱动杆9的第二连杆8；所述的第二连杆8分别与所述的第一连杆6和第二驱动杆9铰接。