[发明专利]一种球坐标型五自由度混联机器人

权利要求书

1.一种球坐标型五自由度混联机器人，包括静平台(1)、转轴(11)、外圈(21)、连接件、第一主动伸缩腿(12)、第二主动伸缩腿(22)、第三主动伸缩腿(32)、被动伸缩腿(42)、动平台(2)、以及连接在动平台(2)末端的两自由度转头(3)；其特征在于：所述第一主动伸缩腿(12)和被动伸缩腿(42)均贯穿于转轴(11)，并分别通过转动副与转轴(11)相连，所述转轴(11)通过转动副与静平台(1)相连，所述被动伸缩腿(42)的末端与动平台(2)固接；所述第一主动伸缩腿(12)的末端通过第一铰链(13)与动平台(2)相连；所述第一铰链(13)为具有三个转动自由度的球副，且三个转动自由度的转动轴线不共线但相交于一点；连接所述第一主动伸缩腿(12)和转轴(11)的转动轴线与连接所述被动伸缩腿(42)和转轴(11)的转动轴线相互平行；连接所述第一主动伸缩腿(12)和转轴(11)的转动轴线、连接所述被动伸缩腿(42)和转轴(11)的转动轴线均与连接所述转轴(11)和静平台(1)的转动轴线垂直相交；所述第二主动伸缩腿(22)与第三主动伸缩腿(32)分布在转轴(11)的两侧；所述第二主动伸缩腿(22)贯穿于外圈(21)，并通过转动副与外圈(21)相连，所述外圈(21)与静平台(1)转动连接，连接所述第二主动伸缩腿(22)和外圈(21)的转动轴线与连接所述的外圈(21)和静平台(1)的转动轴线垂直相交；所述第二主动伸缩腿(22)的末端通过第二铰链(23)与动平台(2)相连；所述第二铰链(23)为具有三个转动自由度的球副，且三个转动自由度的转动轴线不共线但相交于一点；所述连接件与转轴(11)转动连接，所述第三主动伸缩腿(32)贯穿于连接件，并通过转动副与连接件相连，且所述连接件仅与转轴(11)和第三主动伸缩腿连接，连接所述连接件和转轴(11)的转动轴线与连接所述被动伸缩腿(42)和转轴(11)的转动轴线共线，连接所述第三主动伸缩腿和连接件的转动轴线与连接所述连接件和转轴的转动轴线垂直相交；所述第三主动伸缩腿(32)的末端通过第三铰链(33)与动平台(2)相连；所述第三铰链(33)为具有两个转动自由度的铰链，且两个转动自由度的转动轴线不共线但相交于一点，且其中的一个转动轴线与连接所述第一主动伸缩腿(12)和转轴(11)的转动轴线平行；所述被动伸缩腿(42)包含移动杆(421)、导轨(422)、滑块(423)和内圈(424)；所述导轨(422)固接在所述移动杆(421)上，所述滑块(423)内接在所述内圈(424)上，所述导轨(422)和所述滑块(423)构成移动副，从而实现所述移动杆(421)与内圈(424)的相对移动；所述第一主动伸缩腿(12)、第二主动伸缩腿(22)和第三主动伸缩腿(32)的结构相同，均包含伸缩杆(121)、导向键(122)、外管(123)、螺母(124)、丝杠(125）、驱动装置(126)；所述驱动装置(126)固接在外管(123)的一端，所述伸缩杆(121)设置在所述外管(123)内的另一端，所述伸缩杆(121)上开有键槽，所述外管(123)上固接导向键(122)，所述导向键(122)与键槽配合构成移动副，所述螺母(124)固接在伸缩杆(121)上，所述丝杠(125)旋转连接在外管内部，且与驱动装置(126)旋转轴固接，所述螺母(124)和丝杠(125)构成螺旋移动副，从而实现伸缩杆(121)相对于外管(123)的主动移动。

2.根据权利要求1所述的球坐标型五自由度混联机器人，其特征在于：所述第一铰链(13)还可以采用具有两个转动自由度的铰链替代，且两个转动自由度的转动轴线不共线但相交于一点，且其中的一个转动轴线与连接所述第一主动伸缩腿(12)和转轴(11)的转动轴线平行。

3.根据权利要求1或2所述的球坐标型五自由度混联机器人，其特征在于：所述第三铰链(33)还可以采用具有一个转动自由度的铰链替代，连接所述第三主动伸缩腿(32)和动平台(2)的转动轴线与连接所述连接件与第三主动伸缩腿(32)的转动轴线相互平行。