一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于,二维空间里平行四边形通过球铰接实现其在三维空间内的转动，但其自身几何结构限制了其自由度以及在三维空间的转动幅度，从而实现机器人或机械外骨骼关节的扭动和自由度控制，形成稳定可靠的连接。例如此链接用于髋关节控制，机器人主体或外骨骼的背架100与髋部连块101相连，髋部第一连杆102同时与髋部连块101和髋部平行四边形结构103相连，髋部平行四边形结构103再连到髋部104。通过此链接，髋关节可以沿Y轴方向转动，实现机器人或外骨骼的步行运动。与此同时，Y轴的转动角度大小是受结构限制的。本发明专利技术可以实现机器人或外骨骼关节处的扭动，同时可以约束关节的转动自由度，实现稳定可靠的连接，达到减振和隔振的效果。

A link device suitable for humanoid robot joint degree of freedom control and restriction

The invention discloses a connecting rod device which is suitable for the control and restriction of the degree of freedom of human robot joints. Its characteristic is that the parallelogram in two-dimensional space realizes its rotation in the three-dimensional space through a spherical hinge, but its own geometric structure restricts the degree of freedom and the rotational amplitude in the three dimension space, thus realizing the machine. The torsion and degree of freedom of human or mechanical exoskeleton joints are controlled to form a stable and reliable connection. Such links are used for hip joint control. The back frame 100 of the body or exoskeleton is connected to the hip joint 101, the first connecting rod 102 of the hip is connected with the hip joint block 101 and the hip parallel quadrilateral structure 103, and the hip parallel quadrilateral structure 103 is reconnected to the hip 104. Through this link, the hip joint can rotate along the Y axis to realize the walking movement of the robot or exoskeleton. At the same time, the rotation angle of Y axis is limited by structure. The invention can realize the torsion of the robot or exoskeleton joint, and can restrain the rotation freedom of the joint, realize the stable and reliable connection, and achieve the effect of vibration damping and vibration isolation.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置
本专利技术涉及机械结构的设计，尤其涉及一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置。
技术介绍
当前助力外骨骼装置中，重点集中在下肢的承载机构和控制方面的设计，对机械结构以及运动灵活性方面设计不完善，比如对髋部结构以及大腿的扭转自由度的考虑有所欠失。助力外骨骼装置给人提供助力前行时或机器人按指示行走时，产生的速度和加速度会造成振动和冲击现象，对机械装置产生不利的影响，因此做好减振和隔振工作变得越来越重要。目前存在的助力外骨骼装置和机器人，一些只考虑到助力功能和行走功能，对减振、隔振欠考虑；一些将助力功能和行走功能，减震、隔振分开设计，使得装置复杂，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是专利技术一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，既可以实现髋部的助力要求，又可以起到减振和隔振的效果，同时可以实现大腿的扭动自由度，约束髋部与大腿的转动范围，实现稳定可靠的连接。专利技术目的是通过以下方式实现的：一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，机器人或机械外骨骼的背架与髋部连块相连，髋部第一连杆同时与髋部连块和髋部平行四边形结构相连，髋部平行四边形结构再连到髋部；机器人或机械外骨骼的大腿第一连板和大腿第二连板之间用腿部平行四边形结构联接，同时大腿侧板与腿部平行四边形结构固定相连，大腿连块与腿部平行四边形结构联接。本专利技术适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，髋部连块转动带动髋部第一连杆以髋部连块中心为轴心转动，同时带动髋部平行四边形结构以髋部销为轴心扭动，从而实现髋部的扭动，同时可以控制髋部的转动范围；腿部平行四边形结构根据大腿侧板给的力可以实现内外侧扭动，同时带动大腿第一连板和大腿第二连板扭动，实现腿部转动自由同时可以控制大腿的转动范围。髋部平行四边形结构连接髋部和背架，同时将髋部和背架隔开，起到隔振的效果；由于平行四边形连杆装置本身的结构特点，自带减振功能，所以在助力行走中对髋部和大腿又起到减振的功能。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的髋部剖视图；图3为本专利技术的腿部剖视图；图4为本专利技术的髋部局部视图。上述图中标号名称:100、背架;101、髋部连块;102、髋部第一连杆;103、髋部平行四边形结构;104、髋部;105、髋部直角球头关节轴承;106、髋部销;107、髋部第二连杆;200、外骨骼的大腿第一连板;201、大腿第二连板;202、腿部平行四边形结;203、大腿侧板;204、大腿连块;205、腿部直角球头关节轴承;206、大腿侧杆;207、大腿中间连杆;300、电机;301、传动机构。具体实施方式下面结合附图对本专利技术方法做进一步的详述。结合图1可以看到，机器人或机械外骨骼的背架与髋部连块相连，髋部第一连杆同时与髋部连块和髋部平行四边形结构相连，髋部平行四边形结构再连到髋部；髋部连块转动带动髋部第一连杆以髋部连块中心为轴心转动，同时带动髋部平行四边形结构以髋部销为轴心扭动，从而实现髋部的扭动，同时可以控制髋部的转动范围。外骨骼的大腿第一连板和大腿第二连板之间用腿部平行四边形结构联接，同时大腿侧板与腿部平行四边形结构固定相连，大腿连块与腿部平行四边形结构联接；腿部平行四边形结构根据大腿侧板给的力可以实现内外侧扭动，同时带动大腿第一连板和大腿第二连板扭动，实现腿部转动自由同时可以控制大腿的转动范围。髋部平行四边形结构连接髋部和背架，同时将髋部和背架隔开，起到隔振的效果；由于平行四边形连杆装置本身的结构特点，自带减振功能，所以在助力行走中对髋部和大腿又起到减振的功能。结合图2可以看到，髋部连杆通过髋部直角球头关节轴承与髋部相连，髋部第二连杆与髋部销用螺丝固定相连，同时髋部销与背架过余相连；实现髋部销以及髋部第二连杆以中心为轴的旋转自由度，同时限制了髋部第二连杆空间移动自由；在髋部直角球头关节轴承的作用下，髋部第二连杆旋转带动髋部扭动；由于髋部平行四边形结构各个边长度的固定以及髋部第一连杆转动范围的限制，从而控制髋部在特定范围内扭动。结合图3可以看到，大腿第一连板通过腿部直角球头关节轴承与大腿侧杆固定相连，大腿侧板固定在大腿侧杆上，同时大腿连块与大腿侧杆之间也通过腿部直角球头关节轴承固定相连；大腿中间连杆穿过大腿连块与大腿第一连板和大腿第二连板过余连接；实现大腿连块、大腿第一连板和大腿第二连板以大腿中间连杆为轴的旋转自由度，同时限制了大腿连块、大腿第一连板和大腿第二连板的空间移动自由；在腿部直角球头关节轴承的作用下，大腿连块、大腿第一连板和大腿第二连板旋转带动大腿侧杆和大腿侧板扭动；由于腿部平行四边形结构各个边长度的固定，从而控制腿部框架在特定范围内扭动。结合图4可以看到，背架内的电机经过传动结构带动髋部连块以髋部连块中心为轴转动，由于髋部连块上的直角球头关节轴承的位置偏离髋部连块中心，所以当髋部连块转动时，髋部连块上的直角球头关节轴承以距髋部连块轴心的长度为半径做圆周运动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，二维空间里平行四边形通过球铰接实现其在三维空间内的转动，但其自身几何结构限制了其自由度以及在三维空间的转动幅度，从而实现机器人或机械外骨骼关节的扭动和自由度控制，形成稳定可靠的连接。

【技术特征摘要】
1.一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，二维空间里平行四边形通过球铰接实现其在三维空间内的转动，但其自身几何结构限制了其自由度以及在三维空间的转动幅度，从而实现机器人或机械外骨骼关节的扭动和自由度控制，形成稳定可靠的连接。2.根据权利要求1所述的适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，机器人或机械外骨骼的背架100与髋部连块101相连，髋部第一连杆102同时与髋部连块101和髋部平行四边形结构103相连，髋部平行四边形结构103再连到髋部104；机器人或机械外骨骼的大腿第一连板200和大腿第二连板201之间用腿部平行四边形结构202联接，同时大腿侧板203与腿部平行四边形结构202固定相连。3.根据权利要求2所述的适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，所述髋部平行四边形结构包括髋部直角球头关节轴承、髋部销、髋部第二连杆；其中，髋部连杆通过髋部直角球头关节轴承与髋部相连，髋部第二连杆与髋部销用螺丝固定相连，同时髋部销与背架过余相连；实现髋部销以及髋部第二连杆以中心为轴的旋转自由度，同时限制了髋部第二连杆空间移动自由；在髋部直角球头关节轴承的作用下，髋部第二连杆旋转带动髋部扭动；由于髋部平行四边形结构各个边长度的固定以及髋部第一连杆转动范围的限制，从而控制髋部在特定范围内扭动，即实现髋关节的沿横切面方向转动，实现机器的向前抬腿或向后踏步，同时限制其转动的角度。4.根据权利要求2所述的适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建廷，王泽峰，桂琪珍，黄明珠，
申请(专利权)人：南京拓步智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32