CN100544901C - 一种机器人肩关节 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人肩关节，其特征是：伺服电机(8)安装在基座(3)上，驱动杆(7)的一端通过安装孔与伺服电机(8)的转动轴固联，驱动杆(7)的另一端通过第一转动副铰链(5)与从动杆(4)的一端相连，从动杆(4)的另一端通过第二转动副铰链(6)与运动平台(1)相连；三条运动支链(2)中的三个伺服电机(8)的转动轴轴线在空间互相垂直，三个从动杆(4)与运动平台(1)相连的三个第二转动副铰链(6)的转轴轴线在空间互相垂直。运动平台(1)可与机械手臂相连，通过三个伺服电机(8)分别驱动对应驱动杆(7)，可实现运动平台(1)的三维转动。本发明具有结构简单、承载能力强、响应速度快和工艺性好等优点，适合作人形机器人的肩关节。

Description

一种机器人肩关节
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种人形机器人肩关节。
背景技术
人形机器人是机器人技术的高级发展阶段，它综合体现了高级机器人的机构学、运动和动力学等诸多方面的研究和发展水平，是一个很复杂的综合系统。其中，机器人肩关节是人形机器人设计中的难点之一。早期的机器人肩关节通常采用串联结构，存在结构复杂、惯性大等不足。为了克服这些不足之处，许多研究人员把注意力转向了三自由度转动并联机构，如Gosselin提出的球面3-RRR机构，Karouia提出的3-UPU机构，Vischer提出的Argos机构，Di Gregorio提出的3-RUU机构，方跃法提出的3-UPR机构等三自由度转动并联机构。但是，采用上述并联机构的肩关节还仍然存在一些不足，如：工艺性差、制造成本高等等。
发明内容
为了克服现有的并联机构的肩关节存在的工艺性差、制造成本高等不足，本发明提供一种机器人肩关节，该肩关节具有结构简单、承载能力强、响应速度快和工艺性好等优点，可应用于人形机器人的肩关节。
本发明所采用的技术方案是：运动平台1与基座3之间由三条结构相同的运动支链2相连，运动支链2由伺服电机8、驱动杆7和从动杆4等零部件组成，其中，驱动杆7的一端通过安装孔与伺服电机8的转轴固连、驱动杆7的另一端通过第一转动副铰链5与从动杆4的一端相连，从动杆4的另一端通过第二转动副铰链6与运动平台1相连，且三个从动杆4对应的与运动平台1相连的三个第二转动副铰链6的转轴在空间分别互相垂直；伺服电机8安装在基座3上，且三个伺服电机8的三个转轴在空间分别互相垂直。在运动支链2中，连接驱动杆7和从动杆4的第一转动副铰链5的转轴轴线、连接从动杆4和运动平台1的第二转动副铰链6的转轴轴线及伺服电机8的转轴轴线在空间汇交与一点；伺服电机8的转轴与连接驱动杆7和从动杆4的第一转动副铰链5的转轴垂直；连接驱动杆7和从动杆4的第一转动副铰链5的转轴与连接从动杆4和运动平台1的第二转动副铰链6的转轴垂直。运动平台1可与机械手臂相连。通过三个伺服电机8分别驱动对应驱动杆7，可实现运动平台3的三维转动，可模拟人类肩关节的三维转动运动。
附图说明
图1为机器人肩关节的结构图；
图2为肩关节运动分支结构图。
在图1、图2中，1.运动平台，2.运动支链，3.基座，4.从动杆，5.第一转动副铰链，6.第二转动副铰链，7.驱动杆，8.伺服电机。
具体实施方式
图1是本发明公开的一个实施例，这种机器人肩关节主要包括运动平台1、基座3和三条相同的运动支链2等部分。运动支链2由伺服电机8、驱动杆7和从动杆4等部分组成，其中，驱动杆7的一端通过安装孔与伺服电机8的转轴固联、驱动杆7的另一端通过第一转动副铰链5与从动杆4的一端相连，从动杆4的另一端通过第二转动副铰链6与运动平台1相连，且三个从动杆4对应的与运动平台1相连的三个第二转动副铰链6的转轴轴线在空间分别互相垂直；伺服电机8安装在基座3上，且三个伺服电机8的三个转轴轴线在空间分别互相垂直。在运动支链2中，连接驱动杆7和从动杆4的第一转动副铰链5的转轴轴线、连接从动杆4和运动平台1的第二转动副铰链6的转轴轴线及伺服电机8的转轴轴线在空间汇交与一点；运动平台1可与机械手臂相连。通过三个伺服电机8分别驱动对应驱动杆7，驱动杆7通过第一转动副铰链5带动从动杆4，从动杆4通过第二转动副铰链6带动运动平台1，可实现运动平台1的三维转动，满足人类肩关节的运动特征要求。该肩关节具有结构简单、承载能力强、响应速度快和工艺性好等优点，适用于人形机器人的肩关节。

Claims (3)

1.一种机器人肩关节，包括一个运动平台(1)、一个基座(3)和三条结构相同的运动支链(2)；其特征是：每条运动支链(2)均为伺服电机(8)安装在基座(3)上，驱动杆(7)的一端通过安装孔与伺服电机(8)的转动轴固联，驱动杆(7)的另一端通过第一转动副铰链(5)与从动杆(4)的一端相连，从动杆(4)的另一端通过第二转动副铰链(6)与运动平台(1)相连；三条运动支链(2)中的三个伺服电机(8)的转动轴轴线在空间互相垂直，三个从动杆(4)与运动平台(1)相连的三个第二转动副铰链(6)的转轴轴线在空间互相垂直。
2.根据权利要求1所述的机器人肩关节，其特征是：在运动支链(2)中，伺服电机(8)的转动轴轴线与连接驱动杆(7)和从动杆(4)的第一转动副铰链(5)的转轴轴线垂直。
3.根据权利要求1或2所述的机器人肩关节，其特征是：在运动支链(2)中，连接驱动杆(7)和从动杆(4)的第一转动副铰链(5)的转轴轴线与连接从动杆(4)和运动平台(1)的第二转动副铰链(6)的转轴轴线垂直。
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