CN214293105U

CN214293105U - 可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构

Info

Publication number: CN214293105U
Application number: CN202023094020.XU
Authority: CN
Inventors: 齐杨; 郭培培; 李智; 王志坚; 许丰; 鲁恩利; 刘志婷
Original assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Current assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2030-12-21

Abstract

本实用新型公开了可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构，包括动平台、静平台以及连接在所述的动平台和静平台之间的四个主动支链，四个主动支链均包括连杆，所述的连杆包括第一杆件，所述的第一杆件的一端通过动平台转动副与动平台侧壁转动相连并且所述的第一杆件的另一端通过连杆移动副与第二杆件的一端滑动连接，所述的第二杆件的另一端通过连接转动副与第一曲柄部件的一端相连，所述的第一曲柄部件的另一端通过曲柄移动副与第二曲柄部件的一端滑动相连，所述的第二曲柄部件的另一端通过静平台转动副与静平台转动连接，所述的第一曲柄部件和第二曲柄部件组成曲柄。本机构结构简单，可实现单自由度移动和两自由度转动，具有优越的刚度性能与承载能力。

Description

可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构

技术领域

本实用新型涉及并联仿生机械腕关节机构，尤其涉及一种可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构。

背景技术

腕关节是机械手臂和手掌相互连接的重要组成部分,其功能是实现腕关节在空间内两自由度转动。目前主流腕关节主要通过复杂的机械结构实现空间转动，通过电机来驱动各部分运动，且腕关节刚度大。传统的腕关节有以下缺点：腕关节驱动通常包含齿轮齿条传动、齿轮传动等，这些传动机构的引入降低了精度；复杂的机械结构耦合性比较强，实现特定的转动位置调整驱动器幅度大，不够灵活；复杂的机械结构往往很难做得小巧玲珑；电机作为驱动源，通过多级减速作用于末端执行器的功率降低，所能提供的负载力比较小，且减速之后精度变低；电机驱动的腕关节只能通过主动顺应控制末端执行器作用于负载上作用力，控制算法复杂。已有的并联仿生机械腕关节机构无法实现垂直于运动平台轴线方向上的运动，且运动平台只能实现固定点的转动。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可仿生人体腕关节实现两自由度转动运动、可折叠压缩实现动静平台重合保存、外形轮廓齿轮可压缩变小的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构，包括动平台、静平台以及连接在所述的动平台和静平台之间的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链，所述第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链具有相同的结构，所述静平台与动平台均呈圆柱形，且结构相同，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链均包括连杆，所述的连杆包括第一杆件，所述的第一杆件的一端通过动平台转动副与动平台侧壁转动相连并且所述的第一杆件的另一端通过连杆移动副与第二杆件的一端滑动连接，所述的第二杆件的另一端通过连接转动副与第一曲柄部件的一端相连，所述的第一曲柄部件的另一端通过曲柄移动副与第二曲柄部件的一端滑动相连，所述的第二曲柄部件的另一端通过静平台转动副与静平台转动连接，所述的第一曲柄部件和第二曲柄部件组成曲柄。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本机构结构简单，可实现单自由度移动和两自由度转动，具有优越的刚度性能与承载能力，控制方便，可应用于多种物体的运动操作。安装、拆卸和使用便捷、存放占空间小，可节省空间。

附图说明

图1是可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构的侧视立体图；

图2是压缩状态可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构的俯视立体图；

图3是压缩状态的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构的侧视立体图；

图4是伸展状态的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构的侧视立体图；

图5是一般状态的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构的侧视立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细描述。

如附图所示的本实用新型的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构，包括动平台2、静平台1以及连接在所述的动平台2和静平台1之间的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6。所述第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6具有相同的结构。

所述静平台1与动平台2均呈圆柱形，且结构相同。

所述的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6均包括连杆13，所述的连杆13包括第一杆件，所述的第一杆件的一端通过动平台转动副7与动平台侧壁转动相连并且所述的第一杆件的另一端通过连杆移动副与第二杆件的一端滑动连接，所述的第二杆件的另一端通过连接转动副8与第一曲柄部件的一端相连，所述的第一曲柄部件的另一端通过曲柄移动副10与第二曲柄部件的一端滑动相连，所述的第二曲柄部件的另一端通过静平台转动副9与静平台1转动连接。所述的第一曲柄部件和第二曲柄部件组成曲柄12。

所述的动平台转动副7、静平台转动副9以及连接转动副8采用现有的轴承结构即可，作为本实用新型的一种实施方式，所述的连杆移动副和曲柄移动副的结构为：四根插杆的一端固定在第一支撑平台11上，四根插管的一端固定在第二支撑平台上，四根插杆的另一端与四根插管彼此一一对应滑动插接相连，所述的第一支撑平台分别固定在第一杆件和第二曲柄部件上，所述的第二支撑平台分别固定在第二杆件和第一曲柄部件上。所述的第一杆件的另一端插入第二杆件的一端内的空腔且两者滑移连接，所述的第二曲柄部件的一端插入第一曲柄部件另一端的空腔内且两者滑动连接。所述的连杆移动副的插杆在插管内的滑动方向与第一杆件在第二杆件内的移动方向一致。所述的曲柄移动副的插杆在插管内的滑动方向与第二曲柄部件在第一曲柄部件内的移动方向一致。当然所述的连杆移动副和曲柄移动副也可以采用导轨滑块等结构。

优选的，在所述动平台1与静平台2平行时，所述的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6的动平台转动副7的转动轴线与静平台转动副9转动轴线之间相互平行，在所述的动平台的侧壁的圆周方向均匀间隔开有四个动平台凹槽，所述的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6的动平台转动副7分别连接在一个动平台凹槽中，在所述的静平台的侧壁的圆周方向均匀间隔开有四个静平台凹槽，所述的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6的静平台转动副分别连接在一个静平台凹槽中。所述的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6的球铰链的球头的中心在同一平面上。所述的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6的连杆长度相同，所述的第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5和第四主动支链6的曲柄长度相同。这样机构承载均匀，转动角度大，杆件干涉等问题较少。

如图2，在所述动平台2与静平台1相互折叠的情况下，四条主动支链弯折，所述机构的整体外形呈现圆柱形，便于所述机构储存在箱体中，有利于所述机构的安装与储存。在其他运动状态下所述机构的整体外形呈现图4、图5。

所述机构具有三个驱动,以所述第一主动支链3、第二主动支链4、第三主动支链5的三个静平台转动副9为输入驱动，所述的这种可压缩型并联仿生机械腕关节机构的四个曲柄12绕静平台转动副轴9线转动时,可实现两自由度转动和一自由度移动。机构尺寸压缩运动由移动副10驱动运动，以实现对于自身收缩外形轮廓尺寸的操作。

本实用新型的机构由第一、第二、第三和第四主动支链构成，第一、第二、第三和第四主动支链具有相同的机械结构，为机构提供了更好的刚度性能。第一、第二、第三主动支链均由转动副驱动，机构驱动方便，控制简单，满足其操作需求。

以上对本实用新型的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本实用新型的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型，均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构，包括动平台(2)、静平台(1)以及连接在所述的动平台和静平台之间的第一主动支链(3)、第二主动支链(4)、第三主动支链(5)和第四主动支链(6)，所述第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链具有相同的结构，其特征在于：

所述静平台与动平台均呈圆柱形，且结构相同，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链均包括连杆(13)，所述的连杆包括第一杆件，所述的第一杆件的一端通过动平台转动副(7)与动平台侧壁转动相连并且所述的第一杆件的另一端通过连杆移动副与第二杆件的一端滑动连接，所述的第二杆件的另一端通过连接转动副(8)与第一曲柄部件的一端相连，所述的第一曲柄部件的另一端通过曲柄移动副(10)与第二曲柄部件的一端滑动相连，所述的第二曲柄部件的另一端通过静平台转动副(9)与静平台转动连接，所述的第一曲柄部件和第二曲柄部件组成曲柄(12)。

2.根据权利要求1所述的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构，其特征在于：所述的连杆移动副和曲柄移动副的结构为：四根插杆的一端固定在第一支撑平台(11)上，四根插管的一端固定在第二支撑平台上，四根插杆的另一端与四根插管彼此一一对应滑动插接相连，所述的第一支撑平台分别固定在第一杆件和第二曲柄部件上，所述的第二支撑平台分别固定在第二杆件和第一曲柄部件上，所述的第一杆件的另一端插入第二杆件的一端内的空腔且两者滑移连接，所述的第二曲柄部件的一端插入第一曲柄部件另一端的空腔内且两者滑动连接，所述的连杆移动副的插杆在插管内的滑动方向与第一杆件在第二杆件内的移动方向一致，所述的曲柄移动副的插杆在插管内的滑动方向与第二曲柄部件在第一曲柄部件内的移动方向一致。

3.根据权利要求1或者2所述的可收缩外形轮廓尺寸的可压缩型并联仿生机械腕关节机构，其特征在于：在所述动平台与静平台平行时，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链的动平台转动副的转动轴线与静平台转动副转动轴线之间相互平行，在所述的动平台的侧壁的圆周方向均匀间隔开有四个动平台凹槽，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链的动平台转动副分别连接在一个动平台凹槽中，在所述的静平台的侧壁的圆周方向均匀间隔开有四个静平台凹槽，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链的静平台转动副分别连接在一个静平台凹槽中，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链的球铰链的球头的中心在同一平面上，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链的连杆长度相同，所述的第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链和第四主动支链的曲柄长度相同。