一种三自由度复合柔性仿生球窝关节制造技术

一种三自由度复合柔性仿生球窝关节，属于机器人技术领域。包括球窝底座、球窝、球头、第一偏转驱动结构、第二偏转驱动结构、扭转驱动结构、气动波纹管、驱动电机和气泵；球窝底部与球窝底座固连，球头与球窝配合，球头可在球窝内转动；第一偏转驱动结构、第二偏转驱动结构和扭转驱动结构分别连接在球窝、球窝底座和球头上，共同驱动球头输出轴绕球窝的三自由度旋转；通过绳索驱动关节转动，通过气动软体结构改变关节刚度，绳索驱动和气动驱动这种复合驱动方式使得关节结构紧凑并具有较大的运动范围和关节柔性，提升了球窝关节的运动性能。提升了球窝关节的运动性能。提升了球窝关节的运动性能。

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度复合柔性仿生球窝关节
所属

[0001]本专利技术属于机器人
，特别是涉及一种三自由度复合柔性仿生球窝关节。

技术介绍

[0002]目前，随着机器人技术的不断发展，机器人关节也呈现出多样化的需求。传统的机器人关节采用驱动器串联，每个驱动器驱动机器人的一个自由度，串联机构虽然运动范围大、控制方便，但是串联机构的驱动器安装在每个运动杆件上，导致机器人整体的惯性大，刚度小，在运动时容易发生抖动，难以精确控制。不同于串联机构开环的运动链，并联机构的运动杆件组成一个封闭的运动链，这种结构提高了机器人的关节刚度和运动稳定性，但是并联机构体积大，运动范围小，结构不够紧凑；传统的机械球窝关节虽然结构紧凑，但是运动范围小，不具有柔性。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的不足，避免串联和并联机构自身固有的局限性，本专利技术提供了一种三自由度复合柔性仿生球窝关节，该关节通过对动物关节的仿生设计，使用绳索驱动和气动驱动的复合驱动，实现了关节的大运动范围和柔性可变刚度，该关节可作为机器人关节，提高机器人的运动性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三自由度复合柔性仿生球窝关节，其特征是：包括球窝底座、球窝、球头、第一偏转驱动结构、第二偏转驱动结构、扭转驱动结构、气动波纹管、驱动电机和气泵；球窝底部与球窝底座固连，球头与球窝配合，球头可在球窝内转动；第一偏转驱动结构、第二偏转驱动结构和扭转驱动结构分别连接在球窝、球窝底座和球头上。2.根据权利要求1所述的三自由度复合柔性仿生球窝关节，其特征是：所述第一偏转驱动结构包括第一限位件、第二限位件、气动波纹管、第一转盘结构、第一连接件、偏转驱动绳索、限位绳索、第一绞盘、驱动电机和气泵；所述第一限位件包括底部绳索限位件、底部软体限位件、短销轴和长销轴；底部绳索限位件设有三个轴孔，长销轴安装在靠外侧的第一个轴孔内，第一短销轴安装靠外侧第二个轴孔内，第二短销轴安装靠外侧第三个轴孔内；两个底部软体限位件分别与长销轴两端固连并对称分布在底部绳索限位件两侧；所述底部绳索限位件内外两侧各有一轴孔，分别通过销轴与球窝上的轴孔和对应球窝底座上的轴孔配合，轴线穿过球窝中心；所述第二限位件包括顶部绳索限位件、顶部软体限位件、短销轴、长销轴和滚珠；顶部绳索限位件设有三个轴孔，长销轴安装在靠外侧的第一个轴孔内，第一短销轴安装靠外侧第二个轴孔内，第二短销轴安装靠外侧第三个轴孔内；两个顶部软体限位件分别与长销轴两端固连并对称分布在底部绳索限位件两侧；顶部绳索限位件内侧安装四个滚珠，顶部绳索限位件通过滚珠与球头配合；所述第一转盘结构包括第一转盘、转动轴承、第一定位销轴和第二定位销轴；第一转盘对侧各有一轴孔，第一、第二定位销轴分别固定在轴孔内，第一转盘中心固定一转动轴承，轴承与球头上的输出轴配合；所述偏转驱动绳索一端连接第一转盘结构的第一定位销轴，穿过第二限位件的顶部绳索限位件并绕过其内的第一短销轴，再穿过第一限位件的底部绳索限位件并绕过其内的第一短销轴，然后从球窝底座穿出，固定并缠绕在第一绞盘内的大绞盘上；与上述穿绳方式相同，偏转驱动绳索另一端连接第一转盘结构的第二定位销轴，随后依次穿过另一侧的第二限位件、第一限位件和球窝底座，固定并缠绕在第一绞盘内的大绞盘上；所述限位绳索一端连接第二限位件内顶部绳索限位件的第二短销轴，穿过第一限位件的底部绳索限位件...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀丽，罗钤淯，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：