[发明专利]一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置

权利要求书

1.一种适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，二维空间里平行四边形通过球铰接实现其在三维空间内的转动，但其自身几何结构限制了其自由度以及在三维空间的转动幅度，从而实现机器人或机械外骨骼关节的扭动和自由度控制，形成稳定可靠的连接。

2.根据权利要求1所述的适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，机器人或机械外骨骼的背架100与髋部连块101相连，髋部第一连杆102同时与髋部连块101和髋部平行四边形结构103相连，髋部平行四边形结构103再连到髋部104；机器人或机械外骨骼的大腿第一连板200和大腿第二连板201之间用腿部平行四边形结构202联接，同时大腿侧板203与腿部平行四边形结构202固定相连。

3.根据权利要求2所述的适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，所述髋部平行四边形结构包括髋部直角球头关节轴承、髋部销、髋部第二连杆；其中，髋部连杆通过髋部直角球头关节轴承与髋部相连，髋部第二连杆与髋部销用螺丝固定相连，同时髋部销与背架过余相连；实现髋部销以及髋部第二连杆以中心为轴的旋转自由度，同时限制了髋部第二连杆空间移动自由；在髋部直角球头关节轴承的作用下，髋部第二连杆旋转带动髋部扭动；由于髋部平行四边形结构各个边长度的固定以及髋部第一连杆转动范围的限制，从而控制髋部在特定范围内扭动，即实现髋关节的沿横切面方向转动，实现机器的向前抬腿或向后踏步，同时限制其转动的角度。

4.根据权利要求2所述的适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，所述腿部平行四边形结构包括腿部直角球头关节轴承、大腿侧杆、大腿中间连杆、大腿连块；其中，大腿第一连板通过腿部直角球头关节轴承与大腿侧杆固定相连，大腿侧板固定在大腿侧杆上，同时大腿连块与大腿侧杆之间也通过腿部直角球头关节轴承固定相连；大腿中间连杆穿过大腿连块与大腿第一连板和大腿第二连板过余连接；实现大腿连块、大腿第一连板和大腿第二连板以大腿中间连杆为轴的旋转自由度，同时限制了大腿连块、大腿第一连板和大腿第二连板的空间移动自由；在腿部直角球头关节轴承的作用下，大腿连块、大腿第一连板和大腿第二连板旋转带动大腿侧杆和大腿侧板扭动；由于腿部平行四边形结构各个边长度的固定，从而控制腿部框架在特定范围内扭动，即实现大腿沿纵切面Z轴方向的转动，大腿可向机体外侧或内侧转动，但同时控制其外侧或内侧运动的角度。

5.根据权利要求2和3所述的适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，其特征在于，背架内的电机经过传动结构带动髋部连块以髋部连块中心为轴转动，由于髋部连块上的直角球头关节轴承的位置偏离髋部连块中心，所以当髋部连块转动时，髋部连块上的直角球头关节轴承以距髋部连块轴心的长度为半径做圆周运动，从而带动髋部连块上的直角球头关节轴承所连接的髋部第一连杆做平面移动；髋部第一连杆另一头也通过直角球头关节轴承与髋部第二上连杆连接，同时，髋部第二连杆被中心的髋部销限制了横向平移的自由度，所以，髋部第一连杆做平面移动直接带动髋部第二上连杆以中心的髋部销为轴转动，从而带动髋部平行四边形结构以髋部销为轴心扭动，实现髋部的运动。