[实用新型]一种基于Delta并联机构的仿蛇形机器人

说明书

技术领域

本发明属于机构学与机器人学技术领域，涉及一种多自由度、承载能力强、运动速度快、运动精度高、能实现多种复杂运动的Delta并联机构仿蛇形机器人。

背景技术

蛇因其柔软多变的身躯而具备多种独特的运动形式，它能进行多种运动以适应多种不同的生活环境(沙漠、水池、陆地、森林等)，具有很强的环境适应能力和地面运动稳定能力，被认为是越障能力最强的动物之一。

仿蛇形机器人是一种新型的仿生机器人，在其诞生之初就备受关注，具有众多优点及广泛运用前景，然而大多数仿蛇形机器人具有如下缺点：1)由于机构结构形式的限制，其承载能力差；2)蛇形机器人的运动速度和轮式机构相比较慢；3)运动形式单一，不具备多种运动方式的能力；4)多自由度的控制困难。

自从1985年Clavel发明了Delta并联机构后，特别是专利到期后，Delta并联机构在工业、医疗等多个行业领域得到广泛运用，Delta并联机构被称为“最成功的并联机器人设计”。Delta并联机构具有如下优点：1)采用并联闭环杆系机构，多杆受力，刚度质量比大，使其具有很高的承载能力；2)动态性能优越，惯性低，可获得很高的速度与加速度；3)结构紧凑灵活性强，通过运动耦合，可以实现多种复杂的运动；4)Delta并联机构不存在误差累积，而且各条运动链的误差在末端可以有一个相互抵消的平均化效果，运动精度高；5)Delta并联机构机器人运动分析及控制理论都已经比较成熟，其分析、控制有大量资料可查，其相对简单；6)容易组装和模块化。

为使仿蛇形机器人早日在更多领域实际运用，弥补目前仿蛇形机器人的不足，更多的需要在机构设计上面去突破创新。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于Delta并联机构的仿蛇形机器人，该机器人承载能力强、运动速度快、运动方式多样、运动精度高。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于Delta并联机构的仿蛇形机器人，由多个结构相同的运动模块串联而成，所述运动模块采用具有三个自由度的Delta并联机构，包括三条结构相同的RSS串联支链、静平台和动平台，每条所述RSS串联支链包括驱动装置、主动杆和从动杆，所述主动杆的输入端与所述驱动装置连接，所述驱动装置固定在所述静平台上，所述主动杆的输出端通过球铰副Ⅰ与所述从动杆的输入端连接，所述从动杆的输出端通过球铰副Ⅱ与所述动平台连接，相邻的两个所述运动模块，其中一个所述运动模块的所述动平台与另一个所述运动模块的所述静平台固接。

所述从动杆由相互平行的从动杆Ⅰ和从动杆Ⅱ组成，所述从动杆Ⅰ和所述从动杆Ⅱ输入端各采用一个所述球铰副Ⅰ与所述主动杆的输出端连接，所述从动杆Ⅰ和所述从动杆Ⅱ输出端各采用一个所述球铰副Ⅱ与所述动平台连接，所述从动杆Ⅰ和所述从动杆Ⅱ与所述主动杆以及所述动平台形成平行四边形结构。

在所述从动杆Ⅰ和所述从动杆Ⅱ之间拉接有与其垂直的弹簧，所述弹簧的两端各通过一个固定件与所述从动杆Ⅰ或所述从动杆Ⅱ连接。

所述驱动装置采用舵机，所述舵机通过舵盘与所述主动杆的输入端连接，所述主动杆与所述舵机通过转动副连接，所述舵机通过支架固定在所述静平台上。

本实用新型具有的优点和积极效果是：通过采用Delta并联机构，充分利用Delta并联机构的优点，使仿蛇形机器人具有众多优点：1)承载能力强、运动速度快、运动精度高；2)结构紧凑灵活性强，不仅能够实现蜿蜒、摆动、收缩等多种方式的前进运动，通过运动耦合，可以实现避障、缠绕、攀爬、蠕动以及跳跃等复杂运动形式；3)Delta并联机构运动分析及控制理论都已经比较成熟，其分析、控制有大量资料可查，分析、控制仿蛇形机器人相对简单；4)零部件数量少，成本低，容易组装和实现模块化仿蛇形机器人的设计。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的运动模块结构示意图之一；

图3为本实用新型的运动模块结构示意图之二；

图4为本实用新型的RSS支链结构示意图。

图中：101、静平台，102、支架，103、舵机，104、舵盘，105、主动杆，106、从动杆，106A、从动杆Ⅰ，106B、主动杆Ⅱ，107、固定件，108、弹簧，109、动平台，201、转动副，202、球铰副Ⅰ，203、球铰副Ⅱ。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：