一種機器人肩關節的製作方法

2023-10-31 19:40:47 1

專利名稱：一種機器人肩關節的製作方法
技術領域：
本發明涉及機器人領域，特別是涉及一種人形機器人肩關節。
技術背景人形機器人是機器人技術的高級發展階段，它綜合體現了高級機器人 的機構學、運動和動力學等諸多方面的研究和發展水平，是一個很複雜的 綜合系統。其中，機器人肩關節是人形機器人設計中的難點之一。早期的 機器人肩關節通常採用串聯結構，存在結構複雜、慣性大等不足。為了克 服這些不足之處，許多研究人員把注意力轉向了三自由度轉動並聯機構，如Gosselin提出的球面3-RRR機構，Karouia提出的3-UPU機構，Vischer提出的Argos機構，DiGregorio提出的3-RUU機構，方躍法提出的3-UPR機構等三自由度轉動並聯機構。但是，採用上述並聯機構的肩關節還仍然 存在一些不足，如工藝性差、製造成本高等等。發明內容為了克服現有的並聯機構的肩關節存在的工藝性差、製造成本高等不 足，本發明提供一種機器人肩關節，該肩關節具有結構簡單、承載能力強、 響應速度快和工藝性好等優點，可應用於人形機器人的肩關節。本發明所採用的技術方案是運動平臺1與基座3之間由三條結構相 同的運動支鏈2相連，運動支鏈2由伺服電機8、驅動杆7和從動杆4等零 部件組成，其中，驅動杆7的一端通過安裝孔與伺服電機8的轉軸固連、 驅動杆7的另一端通過第一轉動副鉸鏈5與從動杆4的一端相連，從動杆4 的另一端通過第二轉動副鉸鏈6與運動平臺1相連，且三個從動杆4對應 的與運動平臺1相連的三個第二轉動副鉸鏈6的轉軸在空間分別互相垂直; 伺服電機8安裝在基座3上，且三個伺服電機8的三個轉軸在空間分別互 相垂直。在運動支鏈2中，連接驅動杆7和從動杆4的第一轉動副鉸鏈5 的轉軸軸線、連接從動杆4和運動平臺1的第二轉動副鉸鏈6的轉軸軸線 及伺服電機8的轉軸軸線在空間匯交與一點；伺服電機8的轉軸與連接驅 動杆7和從動杆4的第一轉動副鉸鏈5的轉軸垂直；連接驅動杆7和從動 杆4的第一轉動副鉸鏈5的轉軸與連接從動杆4和運動平臺1的第二轉動 副鉸鏈6的轉軸垂直。運動平臺1可與機械手臂相連。通過三個伺服電機8 分別驅動對應驅動杆7，可實現運動平臺3的三維轉動，可模擬人類肩關節 的三維轉動運動。


圖l為機器人肩關節的結構圖2為肩關節運動分支結構圖。
在圖1、圖2中，1.運動平臺，2.運動支鏈，3.基座，4.從動杆，5.第 一轉動副鉸鏈，6.第二轉動副鉸鏈，7.驅動杆，8.伺服電機。
具體實施例方式
圖1是本發明公開的一個實施例，這種機器人肩關節主要包括運動平臺 1、基座3和三條相同的運動支鏈2等部分。運動支鏈2由伺服電機8、驅 動杆7和從動杆4等部分組成，其中，驅動杆7的一端通過安裝孔與伺服 電機8的轉軸固聯、驅動杆7的另一端通過第一轉動副鉸鏈5與從動杆4 的一端相連，從動杆4的另一端通過第二轉動副鉸鏈6與運動平臺1相連， 且三個從動杆4對應的與運動平臺1相連的三個第二轉動副鉸鏈6的轉軸 軸線在空間分別互相垂直；伺服電機8安裝在基座3上，且三個伺服電機8 的三個轉軸軸線在空間分別互相垂直。在運動支鏈2中，連接驅動杆7和 從動杆4的第一轉動副鉸鏈5的轉軸軸線、連接從動杆4和運動平臺1的 第二轉動副鉸鏈6的轉軸軸線及伺服電機8的轉軸軸線在空間匯交與一點； 運動平臺1可與機械手臂相連。通過三個伺服電機8分別驅動對應驅動杆7， 驅動杆7通過第一轉動副鉸鏈5帶動從動杆4，從動杆4通過第二轉動副鉸 鏈6帶動運動平臺1，可實現運動平臺1的三維轉動，滿足人類肩關節的運 動特徵要求。該肩關節具有結構簡單、承載能力強、響應速度快和工藝性 好等優點，適用於人形機器人的肩關節。
權利要求
1.一種機器人肩關節，包括運動平臺(1)、基座(3)和三條結構相同的運動支鏈(2)；其特徵是伺服電機(8)安裝在基座(3)上，驅動杆(7)的一端通過安裝孔與伺服電機(8)的轉動軸固聯，驅動杆(7)的另一端通過第一轉動副鉸鏈(5)與從動杆(4)的一端相連，從動杆(4)的另一端通過第二轉動副鉸鏈(6)與運動平臺(1)相連；三條運動支鏈(2)中的三個伺服電機(8)的轉動軸軸線在空間互相垂直，三個從動杆(4)與運動平臺(1)相連的三個第二轉動副鉸鏈(6)的轉軸軸線在空間互相垂直。
2. 根據權利要求1所述的機器人肩關節，其特徵是在運動支鏈(2)中，伺服電機(8)的轉動軸軸線與連接驅動杆(7)和從動杆(4)的第一 轉動副鉸鏈(5)的轉軸軸線垂直。
3. 根據權利要求1或2所述的機器人肩關節，其特徵是在運動支鏈 (2)中，連接驅動杆(7)和從動杆(4)的第一轉動副鉸鏈(5)的轉軸軸線與連接從動杆(4)和運動平臺(1)的第二轉動副鉸鏈(6)的轉軸軸 線垂直。
全文摘要
本發明公開了一種機器人肩關節，其特徵是伺服電機(8)安裝在基座(3)上，驅動杆(7)的一端通過安裝孔與伺服電機(8)的轉動軸固聯，驅動杆(7)的另一端通過第一轉動副鉸鏈(5)與從動杆(4)的一端相連，從動杆(4)的另一端通過第二轉動副鉸鏈(6)與運動平臺(1)相連；三條運動支鏈(2)中的三個伺服電機(8)的轉動軸軸線在空間互相垂直，三個從動杆(4)與運動平臺(1)相連的三個第二轉動副鉸鏈(6)的轉軸軸線在空間互相垂直。運動平臺(1)可與機械手臂相連，通過三個伺服電機(8)分別驅動對應驅動杆(7)，可實現運動平臺(1)的三維轉動。本發明具有結構簡單、承載能力強、響應速度快和工藝性好等優點，適合作人形機器人的肩關節。
文檔編號B25J17/00GK101104269SQ20071006255
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月8日 優先權日2007年8月8日
發明者李研彪, 金振林, 峰 高 申請人:燕山大學