[发明专利]三自由度驱动机构及机器人

说明书

本发明提供了一种三自由度驱动机构及机器人，三自由度驱动机构包括：U形连接件，其具有U形空间；旋转机构，其旋转输出轴连接于U形底部且用于驱动U形连接件旋转；侧摆机构，固定于其中一个U形侧部的背向U形空间一侧；以及前摆机构，设于U形空间内且转动连接于U形侧部，前摆机构由侧摆机构驱动侧摆；旋转机构的旋转输出轴、侧摆机构的侧摆输出轴、前摆机构的前摆输出轴两两呈夹角设置。本发明提供的三自由度驱动机构及机器人，旋转机构、侧摆机构和前摆机构均集成于U形连接件，驱动机构无需设置在大腿结构件上，可以提高机器人腿部的质心，减小腿部关节所需的驱动力。

技术领域

本发明属于智能机器技术领域，更具体地说，是涉及一种三自由度驱动机构及机器人。

背景技术

在机器人领域，尤其是在仿人型双足机器人的步态行走领域，腿部的重量分配是一个影响机器人性能的重要指标。目前的市面上双足机器人由于其驱动关节的传统布置方式，例如髋部的驱动关节通常是放置在大腿结构件处，再通过连杆或同步带等形式传动至机器人髋部。这样的设计使得腿部重量普遍较大，导致其质心距离地面的高度也普遍较低，腿部结构的转动惯量普遍偏大，这对腿部关节驱动力的要求就会变高。驱动力的变高也同时带来驱动关节重量的增大，也最终会影响机器人整体的运动性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种三自由度驱动机构及机器人，以解决现有技术中存在的髋部的驱动关节设置在大腿构件处，导致机器人腿部质心较低、腿部关节驱动力要求较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种三自由度驱动机构，包括U形连接件，其具有U形空间，且所述U形连接件包括U形底部以及分别连接于所述U形底部两侧的两个U形侧部；

旋转机构，其旋转输出轴连接于所述U形底部且用于驱动所述U形连接件旋转；

侧摆机构，固定于其中一个所述U形侧部的背向所述U形空间一侧；以及

前摆机构，设于所述U形空间内且转动连接于所述U形侧部，所述前摆机构由所述侧摆机构驱动侧摆；

所述旋转机构的旋转输出轴、所述侧摆机构的侧摆输出轴、所述前摆机构的前摆输出轴两两呈夹角设置。

在一个实施例中，所述旋转机构的旋转输出轴、所述侧摆机构的侧摆输出轴、所述前摆机构的前摆输出轴两两正交设置。

在一个实施例中，所述旋转机构包括旋转电机、用于检测所述旋转电机的转动角度的旋转编码器、连接于所述旋转电机且用于减速的旋转减速器以及连接于所述旋转减速器的所述旋转输出轴，所述旋转输出轴中空设置，且所述旋转减速器、所述旋转电机及所述旋转编码器沿所述旋转输出轴的轴向依次设置在所述旋转输出轴的外周。

在一个实施例中，所述旋转输出轴包括空心轴以及由所述空心轴的一端径向向外延伸的旋转盘，所述U形底部固定于所述旋转盘。

在一个实施例中，两个所述U形侧部分别为第一U形侧部和第二U形侧部，所述第一U形侧部开设有第一安装孔，所述第二U形侧部开设有第二安装孔，所述侧摆机构的侧摆输出轴伸入所述第一安装孔且与所述前摆机构固定连接，所述第二安装孔内设有支撑组件，所述侧摆机构通过所述支撑组件转动连接于所述第二U形侧部。

在一个实施例中，所述侧摆机构包括侧摆舵机、侧摆减速器以及连接所述侧摆舵机和所述侧摆减速器的传动组件；所述侧摆舵机和所述侧摆减速器均固定于所述第一U形侧部，所述侧摆减速器伸入所述第一安装孔设置。

在一个实施例中，所述传动组件包括连接于所述旋转电机的第一带轮、连接于所述旋转减速器的第二带轮、绕设于所述第一带轮和所述第二带轮的同步带以及用于张紧所述同步带的张紧轮，所述张紧轮转动连接于所述旋转减速器的外表面。