CN108297074A - 模块化仿生机械臂及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模块化仿生机械臂，包括相互串联的第一并联机构与第二并联机构，所述第一并联机构包含第一动平台与第一静平台，所述第一动平台与第一静平台之间设置有连接两者的第一中间杆与SPS型第一运动支链，所述第一中间杆的一端与第一静平台固定连接，所述第一中间杆的另一端经球面副与第一动平台相连接；所述第二并联机构包含第二动平台与第二静平台，所述第二动平台与第二静平台之间设置有第二中间杆与SPS型第二运动支链，所述第二中间杆的一端与第二静平台固定连接，所述第二中间杆经转动副与第二动平台相连接；本发明还涉及一种模块化仿生机械臂的工作方法。本发明结构设计简单、合理，在工业应用和医疗康复领域都有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种模块化仿生机械臂及其工作方法。
背景技术
仿生机械手臂是机械制造与自动化领域机器人方向的研究热点。在康复辅助机器人、仿生机械等应用领域具有广阔的应用前景。目前仿生机械手臂以电机驱动为主，在关节柔性、动态刚度和能量密度等方面都难以满足使用要求。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化仿生机械臂及其工作方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种模块化仿生机械臂，包括相互串联的第一并联机构与第二并联机构，所述第一并联机构包含第一动平台与第一静平台，所述第一动平台与第一静平台之间设置有连接两者的第一中间杆与SPS型第一运动支链，所述第一中间杆的一端与第一静平台固定连接，所述第一中间杆的另一端经球面副与第一动平台相连接；所述第二并联机构包含第二动平台与第二静平台，所述第二动平台与第二静平台之间设置有第二中间杆与SPS型第二运动支链，所述第二中间杆的一端与第二静平台固定连接，所述第二中间杆经转动副与第二动平台相连接。
进一步的，所述第一静平台与第二动平台通过燕尾榫结构串联安装在一起。
进一步的，所述第一静平台上开设有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有磁铁，所述第二动平台上开设有与第一安装孔一一对应的第二安装孔，所述第二安装孔内放置有与磁铁相互吸引的铁珠。
进一步的，所述SPS型第一运动支链的一端经球面副与第一静平台相连接，所述SPS型第一运动支链的另一端经球面副与第一动平台相连接，所述SPS型第一运动支链的中部为移动副；所述SPS型第二运动支链的一端经球面副与第二静平台相连接，所述SPS型第二运动支链的另一端经球面副与第二动平台相连接，所述SPS型第二运动支链的中部为移动副。
进一步的，所述第一中间杆设置在第一动平台与第一静平台的圆心处，所述SPS型第一运动支链环绕第一中间杆设置，任意两条所述SPS型第一运动支链之间夹角为120°。
进一步的，所述第二中间杆设置在第二动平台与第二静平台的圆心处，所述SPS型第二运动支链以第二动平台或第二静平台的X轴、Y轴两两对称设置。
进一步的，所述移动副由伸缩气缸驱动伸缩。
一种模块化仿生机械臂的工作方法，包括所述的模块化仿生机械臂，包含以下步骤：所有所述SPS型第一运动支链发生伸缩动作，所述第一动平台相对第一静平台实现空间任意方向的转动动作，所有所述SPS型第二运动支链发生伸缩动作，所述第二动平台相对第二静平台实现单方向转动动作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结构设计简单、合理，刚度大，承载能力强、精度高、结构紧凑，可穿戴在人体上，实现医疗康复或助力机构，在工业应用和医疗康复领域都有着广阔的应用前景。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为本发明实施例的构造示意图。
图3为本发明实施例第一并联机构的构造示意图。
图4为本发明实施例第二并联机构的构造示意图。
图5为本发明实施例SPS型第一运动支链的构造示意图。
图6为本发明实施例第一中间杆的构造示意图。
图7为本发明实施例第二中间杆的构造示意图。
图8为本发明实施例第一静平台的构造示意图。
图9为本发明实施例第二动平台的构造示意图。
图10为本发明实施例第一静平台与第二动平台的连接构造示意图。
图中：1-第一并联机构，101-第一动平台，102-第一静平台，103-第一中间杆，104-SPS型第一运动支链，105-第一安装孔，2-第二并联机构，201-第二动平台，202-第二静平台，203-第二中间杆，204-SPS型第二运动支链，205-第二安装孔，3-燕尾榫结构，S-球面副，P-移动副，R-转动副。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~10所示，一种模块化仿生机械臂，包括相互串联的第一并联机构1与第二并联机构2，所述第一并联机构1包含第一动平台101与第一静平台102，所述第一动平台101与第一静平台102之间设置有连接两者的第一中间杆103与SPS型第一运动支链104，所述第一中间杆103的一端与第一静平台102固定连接，所述第一中间杆103的另一端经球面副S与第一动平台101相连接；所述第二并联机构2包含第二动平台201与第二静平台202，所述第二动平台201与第二静平台202之间设置有第二中间杆203与SPS型第二运动支链204，所述第二中间杆203的一端与第二静平台202固定连接，所述第二中间杆203经转动副R与第二动平台201相连接。
在本发明实施例中，所述第一静平台102与第二动平台201通过燕尾榫结构3串联安装在一起，本发明采用模块化设计，第一并联机构1与第二并联机构2之间既可单独独立使用，也可任意多组串联实现所需要的自由度，形成可重构制造或装配的单元与系统。
在本发明实施例中，所述第一静平台102上开设有第一安装孔105，所述第一安装孔105内设置有磁铁，所述第二动平台201上开设有与第一安装孔105一一对应的第二安装孔205，所述第二安装孔205内放置有与磁铁相互吸引的铁珠；安装时，在所述第二安装孔205内装入铁珠，铁珠与第一安装孔105内的磁铁吸紧，从而达到限制第一静平台102、第二动平台201产生相对移动的目的；拆卸时，使用比装入第一安装孔105内的磁铁磁性更强的磁铁就能将铁珠取出，在具体实施时，采用其它任意一种可拆卸结构形式作为连接方式都是可以的。
在本发明实施例中，所述SPS型第一运动支链104的一端经球面副S与第一静平台102相连接，所述SPS型第一运动支链104的另一端经球面副S与第一动平台101相连接，所述SPS型第一运动支链104的中部为移动副P；所述SPS型第二运动支链204的一端经球面副S与第二静平台202相连接，所述SPS型第二运动支链204的另一端经球面副S与第二动平台201相连接，所述SPS型第二运动支链204的中部为移动副P。
在本发明实施例中，所述第一中间杆103设置在第一动平台101与第一静平台102的圆心处，第一并联机构1包含三条SPS型第一运动支链104，三条所述SPS型第一运动支链104环绕第一中间杆103设置，任意两条所述SPS型第一运动支链104之间夹角为120°。
在本发明实施例中，所述第二中间杆203设置在第二动平台201与第二静平台202的圆心处，第二并联机构2包含四条SPS型第二运动支链204，且四条所述SPS型第二运动支链204以第二动平台201或第二静平台202的X轴、Y轴两两对称设置。
在本发明实施例中，所述移动副P由伸缩气缸驱动，所述移动副P为主动运动副，动力源为气动；所述伸缩气缸的底部和推杆的顶部分别经过连接件与球面副S相连接；所述移动副P驱动装置均采用气压的驱动方式，为了达到同样目的，所述移动副P还可以由丝杆螺母机构、液力马达、直线电机等驱动，根据实际情况而定，并不局限于此。
在本发明实施例中，所述球面副S采用球铰，所述转动副P采用铰链，根据实际情况而定，并不局限于此。
在本发明实施例中，一种模块化仿生机械臂的工作方法，包括所述的模块化仿生机械臂，包含以下步骤：所有所述SPS型第一运动支链104发生伸缩动作，所述第一动平台101相对第一静平台102实现空间任意方向的转动动作，所有所述SPS型第二运动支链204发生伸缩动作，所述第二动平台201相对第二静平台202实现单方向转动动作。
在本发明实施例中，两条对称设置的所述SPS型第二运动支链204收缩，另外两条对称设置的所述SPS型第二运动支链204伸出，实现所述第二动平台201相对第二静平台202的一个转动动作，模拟前臂相对后臂的转动动作。
在本发明实施例中，三条所述SPS型第一运动支链104之间通过运动学方程，分别计算出每条运动支链相应的伸缩长度，可以模拟手腕的三个自由度转动动作，所述第一动平台101相对第一静平台102实现三个自由度转动动作。
在本发明实施例中，所述第一并联机构1相当于人体前臂，所述第二并联机构2相当于人体后臂，三条所述SPS型第一运动支链104当于人体前臂的肱桡肌、腕屈肌、桡侧腕伸肌，四条所述SPS型第二运动支链204相当于人体后臂的肱二头肌、肱三头肌，第一动平台101能够实现三个方向的转动相当于人的手腕有三个自由度的转动，第二动平台201有一个方向的转动相当于人体手臂的肘部有一个自由度的转动，所述第二中间杆203的作用相当于人体后臂的骨骼，对整个手臂起到支撑作用。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的模块化仿生机械臂及其工作方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种模块化仿生机械臂，其特征在于：包括相互串联的第一并联机构与第二并联机构，所述第一并联机构包含第一动平台与第一静平台，所述第一动平台与第一静平台之间设置有连接两者的第一中间杆与SPS型第一运动支链，所述第一中间杆的一端与第一静平台固定连接，所述第一中间杆的另一端经球面副与第一动平台相连接；所述第二并联机构包含第二动平台与第二静平台，所述第二动平台与第二静平台之间设置有第二中间杆与SPS型第二运动支链，所述第二中间杆的一端与第二静平台固定连接，所述第二中间杆经转动副与第二动平台相连接。
2.根据权利要求1所述的模块化仿生机械臂，其特征在于：所述第一静平台与第二动平台通过燕尾榫结构串联安装在一起。
3.根据权利要求1所述的模块化仿生机械臂，其特征在于：所述第一静平台上开设有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有磁铁，所述第二动平台上开设有与第一安装孔一一对应的第二安装孔，所述第二安装孔内放置有与磁铁相互吸引的铁珠。
4.根据权利要求1所述的模块化仿生机械臂，其特征在于：所述SPS型第一运动支链的一端经球面副与第一静平台相连接，所述SPS型第一运动支链的另一端经球面副与第一动平台相连接，所述SPS型第一运动支链的中部为移动副；所述SPS型第二运动支链的一端经球面副与第二静平台相连接，所述SPS型第二运动支链的另一端经球面副与第二动平台相连接，所述SPS型第二运动支链的中部为移动副。
5.根据权利要求1所述的模块化仿生机械臂，其特征在于：所述第一中间杆设置在第一动平台与第一静平台的圆心处，所述第一并联机构包含三条SPS型第一运动支链，所述SPS型第一运动支链环绕第一中间杆设置，任意两条所述SPS型第一运动支链之间夹角为120°。
6.根据权利要求1所述的模块化仿生机械臂，其特征在于：所述第二中间杆设置在第二动平台与第二静平台的圆心处，所述第二并联机构包含四条SPS型第二运动支链，所述SPS型第二运动支链以第二动平台或第二静平台的X轴、Y轴两两对称设置。
7.根据权利要求4所述的模块化仿生机械臂，其特征在于：所述移动副由伸缩气缸驱动伸缩。
8.一种模块化仿生机械臂的工作方法，其特征在于，包括如权利要求1所述的模块化仿生机械臂，包含以下步骤：所有所述SPS型第一运动支链发生伸缩动作，所述第一动平台相对第一静平台实现空间任意方向的转动动作，所有所述SPS型第二运动支链发生伸缩动作，所述第二动平台相对第二静平台实现单方向转动动作。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109015742A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-18 | 上海与德通讯技术有限公司 | 一种万向驱动关节模块及柔性机械臂 |
| CN110202557A (zh) * | 2019-06-15 | 2019-09-06 | 江苏华兮网络科技工程有限公司 | 一种智能机器人万向转动的机械臂 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1358609A (zh) * | 2000-12-19 | 2002-07-17 | 四川大学 | 基于混联机构的虚拟轴机床 |
| CN102962848A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-13 | 北京航空航天大学 | 一种用于机器人腕部、肩部的三自由度并联机构 |
| CN208068261U (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-09 | 福州大学 | 模块化仿生机械臂 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1358609A (zh) * | 2000-12-19 | 2002-07-17 | 四川大学 | 基于混联机构的虚拟轴机床 |
| CN102962848A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-13 | 北京航空航天大学 | 一种用于机器人腕部、肩部的三自由度并联机构 |
| CN208068261U (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-09 | 福州大学 | 模块化仿生机械臂 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109015742A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-18 | 上海与德通讯技术有限公司 | 一种万向驱动关节模块及柔性机械臂 |
| CN110202557A (zh) * | 2019-06-15 | 2019-09-06 | 江苏华兮网络科技工程有限公司 | 一种智能机器人万向转动的机械臂 |
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