新型两转动机器人关节制造技术

一种新型两转动机器人关节，主要包括定平台、动平台，连接动、定平台的三条运动支链。每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆与定平台通过转动副或球面副连接，下、中连杆通过转动副或球面副连接，中、上连杆通过转动副或球面副连接，上连杆与动平台通过转动副或球面副连接；三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，另一端与中心连杆通过转动副连接。本发明专利技术可实现动平台相对定平台做球面两自由度转动，且具有体积小、刚度大、精度高、转动工作空间大等优点，可广泛应用于机器人特别是仿生机器人等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人关节，特别涉及一种新型两转动机器人关节。技术背景并联机构相比传统的串联机构具有无累积误差、精度较高、结构紧凑、刚度高、承载能力大等优点，此外并联机构的驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，从而具有较好的动态响应，完全对称的并联机构还具有较好的各向同性。但并联机构的工作空间相比串联机构较小，严重制约了并联机构在工业和机器人等领域的应用，因此研究具有大工作空间的并联机构，具有重要的理论意义和实际应用价值。并联机构的自由度可分为移动自由度和转动自由度，其中移动自由度可通过增大机构尺寸的办法增大移动工作空间，然而转动空间却不随机构尺寸的增大而增加。国外对大工作空间转动类并联机构研究较早，美国专利US4651589提出了一种大工作空间三自由度并联机构，并成功应用于雷达追踪设备；美国专利US4686866公开了一种大工作空间两转动并联机构，并成功应用于工业喷涂机器人中；美国专利US7478576B2公开了一种三支链大工作空间两转动并联机构，并将其应用于机器人腕关节中，取得了较好的效果。国内对具有大转动工作空间并联机构研究成果较少，其中专利技术专利CN103217986A和专利技术专利CN103433916A对大工作空间两转动并联机构进行了研究，并取得了一些成果。但上述具有大转动工作空间的并联机构都属于非球面并联机构，机构的动平台转动中心不唯一，使得动平台在转动过程中会产生附加的移动，这一性质严重限制了这类机构在机器人特别是仿生机器人领域的应用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种新型两转动机器人关节，可实现动平台相对定平台做球面两自由度转动，且该关节具有体积小、刚度大、转动工作空间大等优点，可广泛应用于机器人特别是仿生机器人等领域。本专利技术的技术方案具体如下：本专利技术主要包括定平台、动平台，连接动、定平台的三条运动支链，其有三种连接方式：第一种连接方式：三条运动支链结构相同，每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆一端与定平台通过球面副连接，下连杆另一端与中连杆一端通过转动副连接，中连杆另一端与上连杆一端通过球面副连接，上连杆另一端与动平台通过转动副连接；三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心连杆连接形成的三个转动副的轴线重合，关节中所有转动副的轴线汇交于一点，且该点即为关节的转动中心。第二种连接方式：三条运动支链结构相同，每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆一端与定平台通过转动副连接，下连杆另一端与中连杆一端通过球面副连接，中连杆另一端与上连杆一端通过转动副连接，上连杆另一端与动平台通过球面副连接；三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心连杆连接形成的三个转动副的轴线重合，关节中所有转动副的轴线汇交于一点，且该点即为关节的转动中心。第三种连接方式：第一运动支链由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆一端与定平台通过球面副连接，下连杆另一端与中连杆一端通过转动副连接，中连杆另一端与上连杆一端通过球面副连接，上连杆另一端与动平台通过转动副连接；第二、第三运动支链结构相同，两条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆一端与定平台通过转动副连接，下连杆另一端与中连杆一端通过球面副连接，中连杆另一端与上连杆一端通过转动副连接，上连杆另一端与动平台通过球面副连接；三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心连杆连接形成的三个转动副的轴线重合，关节中所有转动副的轴线汇交于一点，且该点即为关节的转动中心。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)动平台相对定平台具有球面两转动自由度，且转动中心唯一；(2)动平台相对定平台转动工作空间大，转动角度可达±90度；(3)关节体积小，刚度大；(4)关节的三条运动支链之间相互耦合，大大提高了关节的受力性能。附图说明图1是本专利技术实施例1立体结构示意简图.图2是本专利技术实施例1偏转状态立体结构示意简图.图3是本专利技术实施例2立体结构示意简图.图4是本专利技术实施例3立体结构示意简图.图中：1.定平台，2.动平台，(3，3′，3＂).下连杆，(4，4′，4＂).中连杆，(5，5′，5＂).上连杆，(6，6′，6＂).耦合连杆，7.中心连杆。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，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，其中i，j为自然数。实施例1如图1、图2所示是本专利技术公开的第1个实施例，一种新型两转动机器人关节，主要包括定平台1、动平台2，连接动、定平台的三条运动支链。三条运动支链结构相同，其中第一运动支链由下连杆3、中连杆4和上连杆5组成，下连杆3与定平台1之间通过球面副S11连接，下连杆3与中连杆4通过转动副R12连接，中连杆4与上连杆5通过球面副S13连接，上连杆5与动平台2之间通过转动副R15连接；第二运动支链由下连杆3＇、中连杆4＇和上连杆5＇组成，下连杆3＇与定平台1之间通过球面副S21连接，下连杆3＇与中连杆4＇通过转动副R22连接，中连杆4＇与上连杆5＇通过球面副S23连接，上连杆5＇与动平台2之间通过转动副R25连接；第三运动支链由下连杆3＂、中连杆4＂和上连杆5＂组成，下连杆3＂与定平台1之间通过球面副S31连接，下连杆3＂与中连杆4＂通过转动副R32连接，中连杆4＂与上连杆5＂通过球面副S33连接，上连杆5＂与动平台2之间通过转动副R35连接。三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆7之间均由一条耦合连杆连接。其中第一耦合连杆6一端与第一运动支链中的中连杆4固定连接，耦合连杆6另一端与中心连杆7通过转动副R14连接；第二耦合连杆6＇一端与第二运动支链中的中连杆4＇固定连接，耦合连杆6＇另一端与中心连杆7通过转动副R24连接；第三耦合连杆6＂一端与第三运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型两转动机器人关节，其有定平台、动平台，连接动、定平台的三条运动支链，其特征在于：三条运动支链结构相同，每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆一端与定平台通过球面副连接，下连杆另一端与中连杆一端通过转动副连接，中连杆另一端与上连杆一端通过球面副连接，上连杆另一端与动平台通过转动副连接；三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心连杆连接形成的三个转动副的轴线重合，关节中所有转动副的轴线汇交于一点，且该点即为关节的转动中心。

【技术特征摘要】
1.一种新型两转动机器人关节，其有定平台、动平台，连接动、定平台的
三条运动支链，其特征在于：三条运动支链结构相同，每条运动支链均由下连
杆、中连杆和上连杆组成，下连杆一端与定平台通过球面副连接，下连杆另一
端与中连杆一端通过转动副连接，中连杆另一端与上连杆一端通过球面副连接，
上连杆另一端与动平台通过转动副连接；
三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动
支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中
连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心
连杆连接形成的三个转动副的轴线重合，关节中所有转动副的轴线汇交于一点，
且该点即为关节的转动中心。
2.一种新型两转动机器人关节，其有定平台、动平台，连接动、定平台的
三条运动支链，其特征在于：三条运动支链结构相同，每条运动支链均由下连
杆、中连杆和上连杆组成，下连杆一端与定平台通过转动副连接，下连杆另一
端与中连杆一端通过球面副连接，中连杆另一端与上连杆一端通过转动副连接，
上连杆另一端与动平台通过球面副连接；
三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动
支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙通帅，褚宏鹏，
申请(专利权)人：褚宏鹏，
类型：发明
国别省市：河北;13