[发明专利]具有偏置输出的3自由度球面并联人形机器人仿生髋关节

权利要求书

1.一种具有偏置输出的3自由度球面并联人形机器人仿生髋关节，由3 自由度球面并联机构、中心球面铰链和偏置输出杆单元三部分组成，所述3 自由度球面并联机构包括固定平台(4)、驱动输入轴(11，11′，11″)、下 连杆(5，5′，5″)、上连杆(15，15′，15″)、上下连杆构成转动的销轴(10， 10′，10″)、动平台(17)、动平台与上连杆上端构成转动的销轴(16，16′， 16″)；所述中心球面铰链包括双耳支架(9)、下支撑杆(8)、U形拨叉(1)、 U形拨叉(1)与双耳支架(9)构成转动连接的销轴(3，3′)、包括直输出 杆(12′)的圆柱直输出杆(21)、旋转支架(2)、支撑销轴(14，14′)、支 撑辊(13，13′)、支撑半球窝(7)、球头(6)；所述偏置输出单元包括所述 圆柱直输出杆(21)与偏置输出杆(18)，其特征是：3自由度球面并联机 构的球心与中心球面铰链的球心重合；中心球面铰链的下支撑杆(8)的轴 线过3自由度球面并联机构固定平台(4)的中心，并在外端与固定平台(4) 固联；中心球面铰链的圆柱直输出杆(21)的轴线过3自由度球面并联机 构动平台(17)的中心，并在外端与动平台(17)固联；圆柱直输出杆(21) 穿过动平台(17)后与偏置输出杆(18)固联，其轴线与偏置输出杆(18) 轴线所构成的平面与O-zz₁₃平面重合，偏置方向为绕x轴正向右手法则确 定，两轴线夹角α_h＝50～60°；3自由度球面并联机构的固定坐标系O-x₀y₀z₀相 对过渡坐标系的位姿角：α＝18～22°、β＝12～20°、γ＝42～55°；所述中心球面 铰链的双耳支架(9)、下支撑杆(8)与支撑半球窝(7)固联为一体，支 撑半球窝(7)的回转轴线与下支撑杆(8)的轴线重合，支撑半球窝(7) 的球心与中心球面铰链的球心重合；双耳支架(9)与U形拨叉(1)通过 销轴(3，3′)构成转动连接，U形拨叉(1)装在双耳支架(9)的外侧， U形拨叉(1)与双耳支架(9)构成转动连接的销轴(3，3′)所在的轴线 为通过球头(6)的球心的直径；支撑销轴(14，14′)和支撑辊(13，13′) 前后对称的装在旋转支架(2)上，支撑销轴(14，14′)的轴线与旋转支架 (2)的回转轴线垂直相交，旋转支架(2)连同其上的支撑销轴(14，14′)、 支撑辊(13，13′)一起套装在直输出杆(12′)上；中心球面铰链的直输出 杆(12′)的下端与球头(6)对心固定并置于支撑半球窝(7)中且球心重 合；U形拨叉(1)为半圆形柱面组合体，两端设有销孔，以其轴向宽度的 中间平面为对称面、沿圆周方向开出径向内外通透封闭长槽；中心球面铰 链的直输出杆(12′)由此封闭长槽中穿过；支撑辊(13，13′)外圆柱面与 U形拨叉(1)内表面接触，两者的轴线平行；所述的中心球面铰链的U形 拨叉(1)与双耳支架(9)构成转动连接的销轴(3，3′)的轴线与下支撑 杆(8)轴线所构成的平面与3自由度球面并联机构的固定坐标系的O-x₀z₀平面夹角45°，即绕z₀轴正向右手方向旋转45°。