一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构制造技术

本发明专利技术涉及一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构，可以分为上、下两部分；上半部分包括：髋关节基座，第一支链，被动支链，膝关节平台；下半部分包括：第二支链，踝关节平台。髋关节基座包含三个转动驱动电机、电机套、髋关节平台；转动驱动电机通过电机套固定在髋关节平台上；第一支链包括第一虎克铰、第二驱动电机、联轴器、丝杠、滑动金属块等；第二支链包括第二虎克铰上、支链杆件和第三虎克铰等。与现有技术相比，本发明专利技术具有多自由度、低惯量，易控制等优点。控制等优点。控制等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构


[0001]本专利技术涉及双足机器人领域，尤其是涉及一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构。

技术介绍

[0002]双足机器人作为一种典型的仿人机器人，其研究的不断深入有助于双足机器人能够更好地代替人类，在实验室、矿井、反恐等场景下完成一系列人类活动，这也意味着这类机器人可以在不需要进行任何改变的情况下完美地适应人类工作环境，使其具备更高的普适性。与此同时，由于双足机器人的结构与控制策略相较于其他机器人更为精妙与复杂，双足机器人行走运动的探索有助于人类对自身的运动有一个更深层次的认知。因此需要研发一种高自由度的机械腿变为迫切需要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是为了提供一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构，包括髋关节基座、三根第一支链、被动支链、膝关节平台、三根第二支链和踝关节平台；
[0006]所述髋关节基座包括髋关节平台和三个设于髋关节平台上并等角度分布的转动驱动电机，
[0007]所述第一支链包括第一虎克铰、第二驱动电机、丝杆、电机金属块、固定导向杆、固定金属块、滑动金属块、滑动导向杆和第一球副，所述第二驱动电机通过第一虎克铰安装于髋关节平台上，且三个第一支链的第一虎克铰分别与三个转动驱动电机连接，所述丝杆的一端连接所述第二驱动电机的输出端，穿过所述滑动金属块并与之啮合，所述电机金属块固连所述第二驱动电机，所述固定导向杆穿过所述滑动金属块后，两端分别连接电机金属块和固定金属块，并与丝杆平行设置，所述滑动导向杆穿过所述固定金属块后，两端分别连接滑动金属块和第一球副，
[0008]所述第二支链包括支链杆件，以及分别设于支链杆件两端的第三虎克铰和第三虎克铰，所述膝关节平台的一侧与所述第一球副连接，另一侧与所述第三虎克铰连接，所述第三虎克铰连接所述踝关节平台，所述被动支链的一端通过第二球副连接至髋关节基座的中心，另一端连接至其中一个第二支链并构成转动副。
[0009]所述被动支链呈L形，长臂的末端连接至髋关节平台，且短臂末端呈分叉状。
[0010]所述第一虎克铰包括第一框架和第二框架，所述第一框架套设于第二驱动电机外侧，连接于第二框架内并构成转动副，第二框架连接于髋关节平台内并构成转动副。
[0011]所述第一支链还包括联轴器，所述第二驱动电机通过该联轴器连接丝杆，且所述电机金属块套设于联轴器外侧。
[0012]所述丝杆插入至固定金属块中并相对滑动。
[0013]所述丝杆通过轴承连接于固定金属块中。
[0014]所述固定导向杆共设有两根。
[0015]所述滑动导向杆共设有两根。
[0016]所述膝关节平台为n字形。
[0017]所述踝关节平台位三角形板件。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：具有多自由度、低惯量，易控制的特点：该机构一共具有六个自由度，三个转动驱动电机为三个第一虎克铰提供旋转运动，三个第二驱动电机为滑块组件提供移动运动，六个驱动电机的安装位置都处在髋关节基座，这样设计降低了机械腿的惯量。当六个驱动电机开始转动，通过相互配合运动，将为膝关节平台提供x、y、z方向上的三个转动自由度与三个移动自由度。其中x、y方向上的移动自由度以及z方向上的转动自由度可以等效为髋关节平台处的三个旋转自由度；z方向上的移动自由度通过被动支链的运动约束，可以等效为膝关节平台处的转动自由度；x、y方向上的转动自由度可以通过三个第二支链等效为踝关节平台处的旋转自由度。通过改变驱动电机的输入可以控制机械腿实现曲腿、迈腿、翻脚掌等操作。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术的部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构某一动作时的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术的部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构结构分解示意图；
[0022]图4为本专利技术的髋关节基座结构分解示意图；
[0023]图5为本专利技术的第一支链结构分解示意图；
[0024]图6为本专利技术的第二支链结构分解示意图；
[0025]其中：1、髋关节基座，2、第一支链，3、被动支链，4、膝关节平台，5、第二支链，6、踝关节平台，11、髋关节平台，12、电机套，13、转动驱动电机，211、第一框架，212、第二框架，22、第二驱动电机，23、联轴器，24、丝杆，25、电机金属块，26、固定导向杆，27、固定金属块，28、滑动金属块，29、滑动导向杆，210、第一球副，51、第三虎克铰，52、支链杆件，53、第三虎克铰。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0027]一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构，如图1至图3所示，包括髋关节基座1、三根第一支链2、被动支链3、膝关节平台4、三根第二支链5和踝关节平台6；
[0028]如图4所示，髋关节基座1包括髋关节平台11和三个设于髋关节平台11上并等角度分布的转动驱动电机13，
[0029]如图5所示，第一支链2包括第一虎克铰、第二驱动电机22、丝杆24、电机金属块25、固定导向杆26、固定金属块27、滑动金属块28、滑动导向杆29和第一球副210，第二驱动电机
22通过第一虎克铰安装于髋关节平台11上，且三个第一支链2的第一虎克铰分别与三个转动驱动电机13连接，丝杆24的一端连接第二驱动电机22的输出端，穿过滑动金属块28并与之啮合，电机金属块25固连第二驱动电机22，固定导向杆26穿过滑动金属块28后，两端分别连接电机金属块25和固定金属块27，并与丝杆24平行设置，滑动导向杆29穿过固定金属块27后，两端分别连接滑动金属块28和第一球副210，
[0030]如图6所示，第二支链5包括支链杆件52，以及分别设于支链杆件52两端的第三虎克铰51和第三虎克铰53，膝关节平台4的一侧与第一球副210连接，另一侧与第三虎克铰51连接，第三虎克铰53连接踝关节平台6，被动支链3的一端通过第二球副连接至髋关节基座1的中心，另一端连接至其中一个第二支链5并构成转动副。
[0031]本实施例中，被动支链3呈L形，长臂的末端连接至髋关节平台11，且短臂末端呈分叉状，第一虎克铰包括第一框架211和第二框架212，第一框架211套设于第二驱动电机22外侧，连接于第二框架212内并构成转动副，第二框架212连接于髋关节平台11内并构成转动副。
[0032]本实施例中，第一支链2还包括联轴器23，第二驱动电机22通过该联轴器23连接丝杆24，且电机金属块25套设于联轴器23外侧，如此，可以实现更加稳定的转矩传导，此外，丝杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种部分耦合的六自由度广义并联机械腿机构，其特征在于，包括髋关节基座(1)、三根第一支链(2)、被动支链(3)、膝关节平台(4)、三根第二支链(5)和踝关节平台(6)；所述髋关节基座(1)包括髋关节平台(11)和三个设于髋关节平台(11)上并等角度分布的转动驱动电机(13)，所述第一支链(2)包括第一虎克铰、第二驱动电机(22)、丝杆(24)、电机金属块(25)、固定导向杆(26)、固定金属块(27)、滑动金属块(28)、滑动导向杆(29)和第一球副(210)，所述第二驱动电机(22)通过第一虎克铰安装于髋关节平台(11)上，且三个第一支链(2)的第一虎克铰分别与三个转动驱动电机(13)连接，所述丝杆(24)的一端连接所述第二驱动电机(22)的输出端，穿过所述滑动金属块(28)并与之啮合，所述电机金属块(25)固连所述第二驱动电机(22)，所述固定导向杆(26)穿过所述滑动金属块(28)后，两端分别连接电机金属块(25)和固定金属块(27)，并与丝杆(24)平行设置，所述滑动导向杆(29)穿过所述固定金属块(27)后，两端分别连接滑动金属块(28)和第一球副(210)，所述第二支链(5)包括支链杆件(52)，以及分别设于支链杆件(52)两端的第三虎克铰(51)和第三虎克铰(53)，所述膝关节平台(4)的一侧与所述第一球副(210)连接，另一侧与所述第三虎克铰(51)连接，所述第三虎克铰(53)连接所述踝关节平台(6)，所述被动支链(3)的一端通过第二球副连接至髋关节基座(1)的中心，另一端连接至其中一个第二支链(5)并构成转动副。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏志豪，张丹，陈艳瑜，刘健，吴陈炜，马威战，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：