[实用新型]大工作空间球面机器人髋关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人关节，特别涉及一种大工作空间球面机器人髋关节。

背景技术

并联机构通过至少两个独立的运动链连接是动平台和定平台，使机构具有多个自由度。与传统的串联机构相比，并联机构具有刚度大、运动速度快、无累计误差、精度高等优点，在机械专业领域特别是机器人领域具有广泛的应用。

为增大并联机构的移动工作空间，可以采用增大机构尺寸的方法实现，但转动工作空间却不随机构尺寸的增大而增大。国外对大工作空间的转动类并联机构研究较早，美国专利US7478576B2提出了一种大工作空间的两转动并联机构，并成功应用于焊接机器人领域，美国专利US7478576B2公布了一种大工作空间三支链两转动并联机构。国内近些年在这方面也取得了一些成果，其中专利CN1631612A公布了一种带环形导轨的球面三自由度并联姿态控制机构，可实现绕Z轴的360度转动，专利CN105599001A公布了一种大工作空间两转动机器人关节，但以上发明的并联机构结构尺寸都较大，很难应用于小型人形机器人关节。

发明内容

本发明提供了一种大工作空间球面机器人髋关节，可实现动平台做球面三自由度转动，且该关节具有体积小、工作空间大、刚度大、动态性能好等优点，可广泛应用于机器人特别是人形机器人等领域。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

第一种连接方式：三条运动支链结构相同，每条支链均由直线驱动器、滑 块、弧形杆组成，直线驱动器与定平台通过转动副连接，直线驱动器与滑块通过转动副连接，滑块在球形导轨中滑动，滑块与弧形杆通过转动副连接，弧形杆与动平台通过球面副连接，动平台上安装有偏置杆。所述关节中球形导轨与定平台固连，各支链滑块只能在球形导轨中滑动。

第二种连接方式：三条运动支链结构相同，每条支链均由直线驱动器、滑块、弧形杆组成，直线驱动器与定平台通过转动副连接，直线驱动器与滑块通过转动副连接，滑块在球形导轨中滑动，滑块与弧形杆通过球面副连接，弧形杆与动平台通过转动副连接，动平台上安装有偏置杆。所述关节中球形导轨与定平台固连，各支链滑块只能在球形导轨中滑动。

本发明的有益效果：该并联机构能够实现球面三自由转动，工作空间大，特别是能够实现较大角度的转动，且转动中心唯一；关节结构紧凑，体积小，且刚度大。

附图说明：

图1为本发明实施例1支链结构示意图。

图2为本发明实施例1和实施例2定平台与球形导轨结构示意图。

图3为本发明实施例2立体结构示意图。

图4为本发明实施例2支链结构示意图。

图中：1.定平台,2.动平台,(A3，B3，C3).直线驱动器,(A4，B4，C4).滑块,(A5，B5，C5).弧形杆,6.球形导轨。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，在所有实施例中，所述Rij表示一个转动副，Sij表示一个球面副，Pij表示一个移动副，其中i,j为自然 数。

实施例1：

如图1、图2所示是本发明公布的第一个实施例，一种大工作空间球面机器人髋关节，其具有定平台1、动平台2、球形导轨6以及连接上述两者的三个支链。其中三条运动支链结构相同，以第一条支链为例进行说明，第一支链均由直线驱动器A3、滑块A4、弧形杆A5组成，直线驱动器A3与定平台1通过转动副R11连接，直线驱动器A3与滑块A4通过转动副R12连接，滑块A4在球形导轨6中滑动，滑块A4与弧形杆A5通过转动副R14连接，弧形杆A5与动平台2通过球面副S15连接，动平台2上安装有偏置杆。第二条支链结构和第三条支链结构与第一条支链结构相同。所述关节中球形导轨6与定平台1固连，各支链滑块只能在球形导轨6中滑动。

实施例2：

如图3、图4所示是本发明公布的第二个实施例，一种大工作空间球面机器人髋关节，其具有定平台1、动平台2、球形导轨6以及连接上述两者的三个支链。其中三条运动支链结构相同，每条支链均由直线驱动器A3、滑块A4、弧形杆A5组成，直线驱动器A3与定平台1通过转动副R11连接，直线驱动器A3与滑块A4通过转动副R12连接，滑块A4在球形导轨6中滑动，滑块A4与弧形杆A5通过球面副S14连接，弧形杆A5与动平台2通过转动副R15连接，动平台2上安装有偏置杆。第二条支链结构和第三条支链结构与第一条支链结构相同。所述关节中球形导轨6与定平台1固连，各支链滑块只能在球形导轨6中滑动。