[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

说明书

本发明公开了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。例如此链接用于髋关节控制，机器人主体或外骨骼的背架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。通过此链接，髋关节可以沿Y轴方向转动，实现机器人或外骨骼的步行运动。与此同时，Y轴的转动角度大小是受结构限制的。本发明可以实现机器人或外骨骼关节处的扭动，同时可以约束关节的转动自由度，实现稳定可靠的连接，达到减振和隔振的效果。

技术领域

本发明涉及机械结构的设计，尤其涉及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。

背景技术

当前助力外骨骼装置中，重点集中在下肢的承载机构和控制方面的设计，对机械结构以及运动灵活性方面设计不完善，比如对髋部结构以及大腿的扭转自由度的考虑有所欠失。助力外骨骼装置给人提供助力前行时或机器人按指示行走时，产生的速度和加速度会造成振动和冲击现象，对机械装置产生不利的影响，因此做好减振和隔振工作变得越来越重要。目前存在的助力外骨骼装置和机器人，一些只考虑到助力功能和行走功能，对减振、隔振欠考虑；一些将助力功能和行走功能，减震、隔振分开设计，使得装置复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的是发明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，既可以实现髋部的助力要求，又可以起到减振和隔振的效果，同时可以实现大腿的扭动自由度，约束髋部与大腿的转动范围，实现稳定可靠的连接。

发明目的是通过以下方式实现的：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，机器人或机械外骨骼的背架与髋部连块相连，髋部第一连杆同时与髋部连块和髋部平行四边形结构相连，髋部平行四边形结构再连到髋部；机器人或机械外骨骼的大腿第一连板和大腿第二连板之间用腿部平行四边形结构联接，同时大腿侧板与腿部平行四边形结构固定相连，大腿连块与腿部平行四边形结构联接。

本发明适用于类人机器人关节自由度控制与限制的连杆装置，髋部连块转动带动髋部第一连杆以髋部连块中心为轴心转动，同时带动髋部平行四边形结构以髋部销为轴心扭动，从而实现髋部的扭动，同时可以控制髋部的转动范围；腿部平行四边形结构根据大腿侧板给的力可以实现内外侧扭动，同时带动大腿第一连板和大腿第二连板扭动，实现腿部转动自由同时可以控制大腿的转动范围。髋部平行四边形结构连接髋部和背架，同时将髋部和背架隔开，起到隔振的效果；由于平行四边形连杆装置本身的结构特点，自带减振功能，所以在助力行走中对髋部和大腿又起到减振的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的髋部剖视图；

图3为本发明的腿部剖视图；

图4为本发明的髋部局部视图。

上述图中标号名称: 100、背架;101、髋部连块; 102、髋部第一连杆; 103、髋部平行四边形结构; 104、髋部; 105、髋部直角球头关节轴承; 106、髋部销; 107、髋部第二连杆; 200、外骨骼的大腿第一连板; 201、大腿第二连板; 202、腿部平行四边形结; 203、大腿侧板; 204、大腿连块; 205、腿部直角球头关节轴承; 206、大腿侧杆 ; 207、大腿中间连杆; 300、电机; 301、传动机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法做进一步的详述。