CN108818609A - 直线驱动三自由度并联髋关节机构 - Google Patents

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高建设
饶晓波
王保糖
裴雷
于干源
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0283—Three-dimensional joints

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

一种直线驱动三自由度并联髋关节机构，包括机架和大腿杆，大腿杆上端通过第一球副铰接在机架下方，大腿杆由上至下依次连接有第一直线驱动机构和第二直线驱动机构，第一直线驱动机构两端分别与大腿杆和机架连接，第二直线驱动机构两端分别与大腿杆和机架相连。本发明的技术效果为：提供一种三自由度并联髋关节机构，机构的有益特点是，采用直线驱动的驱动形式，并采用并联的拓扑结构，使得机构具有较高的刚度特性，且驱动的布置使得机构在主运动方向具有较好的动力特性，且机构具有半解耦的特性，本发明电机可以真欢，能耗低，效率高，动态响应快。

Description

直线驱动三自由度并联髋关节机构
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种直线驱动三自由度并联髋关节机构。
背景技术
目前国内外步行机器人髋关节多为串联形式，下级的驱动器安装在上级驱动的执行件上，这样加重了驱动的负载，刚度差、能耗大、动态响应慢和效率低。而目前较为常用的旋转电机直驱的并联机器人，由于转矩有限，导致负载能力不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，现有的串联关节刚度差、能耗大、动态响应慢和效率差的问题，提供一种直线驱动 三自由度并联髋关节机构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：直线驱动三自由度并联髋关节机构，包括机架和大腿杆，大腿杆上端通过第一球副铰接在机架下方，大腿杆由上至下依次连接有第一直线驱动机构和第二直线驱动机构，第一直线驱动机构两端分别与大腿杆和机架连接，第二直线驱动机构两端分别与大腿杆和机架相连。
上述直线驱动三自由度并联髋关节机构，大腿杆固定有曲臂，第一直线驱动机构一端通过虎克铰连接在机架下方，另一端通过第二球副与曲臂铰接。
上述直线驱动三自由度并联髋关节机构，大腿杆固定有两个连接杆，第二直线驱动机构包括两个，每个第二直线驱动机构一端通过铰链铰接在机架下方，另一端通过第三球副与连接杆铰接。
上述直线驱动三自由度并联髋关节机构，第一直线驱动机构和第二直线驱动机构为气缸、电缸或液压缸。
相对于现有技术，本发明的技术效果为：提供一种三自由度并联髋关节机构，机构的有益特点是，采用直线驱动的驱动形式，并采用并联的拓扑结构，使得机构具有较高的刚度特性，且驱动的布置使得机构在主运动方向具有较好的动力特性，且机构具有半解耦的特性， 本发明电机可以真欢 ，能耗低，效率高，动态响应快。
附图说明
图1为本发明的直线驱动三自由度并联髋关节机构的立体图。
图中，1、机架，2、大腿杆，21、第一球副，3、第一直线驱动机构，31、虎克铰，32、第二球副，33、曲臂，4、第二直线驱动机构，41、铰链，42、连接杆，43、第三球副。
具体实施方式
如图1所示，直线驱动三自由度并联髋关节机构，包括机架1和大腿杆2，大腿杆2上端通过第一球副21铰接在机架1下方，大腿杆2由上至下依次连接有第一直线驱动机构3和第二直线驱动机构4，第一直线驱动机构3两端分别与大腿杆2和机架1连接，第二直线驱动机构4两端分别与大腿杆2和机架1连。
大腿杆2固定有曲臂33，第一直线驱动机构3一端通过虎克铰31连接在机架1下方，另一端通过第二球副32与曲臂33铰接；
大腿杆2固定有两个连接杆42，第二直线驱动机构4包括两个，每个第二直线驱动机构4一端通过铰链41铰接在机架1下方，另一端通过第三球副43与连接杆42铰接。
第一直线驱动机构3和第二直线驱动机构4为气缸、电缸或液压缸。
本发明的工作原理如下：第一直线驱动机构启动时，第一直线驱动机构驱动曲臂转动，进而带动大腿杆运动。两个第二直线驱动机构之一启动时，该第二直线驱动机构驱动连接杆转动，进而带动大腿杆运动。该并联髋关节机构采用直线驱动的驱动形式，并采用并联的拓扑结构，使得机构具有较高的刚度特性，且驱动的布置使得机构在主运动方向具有较好的动力特性，且机构具有半解耦的特性，使机构的运动的控制更加简单可靠。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.直线驱动三自由度并联髋关节机构，其特征在于，包括机架（1）和大腿杆（2），大腿杆（2）上端通过第一球副（21）铰接在机架（1）下方，大腿杆（2）由上至下依次连接有第一直线驱动机构（3）和第二直线驱动机构（4），第一直线驱动机构（3）两端分别与大腿杆（2）和机架（1）连接，第二直线驱动机构（4）两端分别与大腿杆（2）和机架（1）相连。
2.根据权利要求1所述的直线驱动三自由度并联髋关节机构，其特征在于，大腿杆（2）固定有曲臂（33），第一直线驱动机构（3）一端通过虎克铰（31）连接在机架（1）下方，另一端通过第二球副（32）与曲臂（33）铰接。
3.根据权利要求1所述的直线驱动三自由度并联髋关节机构，其特征在于，大腿杆（2）固定有两个连接杆（42），第二直线驱动机构（4）包括两个，每个第二直线驱动机构（4）一端通过铰链（41）铰接在机架（1）下方，另一端通过第三球副（43）与连接杆（42）铰接。
4.根据权利要求1所述的直线驱动三自由度并联髋关节机构，其特征在于，第一直线驱动机构（3）和第二直线驱动机构（4）为气缸、电缸或液压缸。
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