[发明专利]一种并联式三自由度人形机器人关节

说明书

本发明提供一种并联式三自由度人形机器人关节，包括：第一传动系统、第二传动系统、第三传动系统、第四传动系统、辅助传动系统、L型支架，所述L型支架上有配合孔，所述第一传动系统、第四传动系统和辅助传动系统与L型支架连接，所述第二传动系统与第一传动系统连接，所述第三传动系统与第二传动系统连接；本发明结构紧凑、刚度大、承载能力强；减速比较大、传动平稳并能实现自锁；并且关节具有三个转动自由度并汇于一点，外加一个整体的转动自由度，使得关节结构与人类关节更为接近，并能更好地模拟人类关节运动；同时，能够得到较大的减速比，并且传动平稳、噪音小、能够实现自锁以保持关节的动作姿态。

技术领域

本发明涉及机器人关节技术领域，具体为一种并联式三自由度人形机器人关节。

背景技术

人形机器人是机器人技术的高级发展阶段，它是集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体的高度交叉的前沿学科。而人形机器人的关节结构设计是人形机器人设计的一个难点。目前人形机器人关节主要采用的是串联和并联结构。

串联结构由多个单转动副串联而成，控制上容易实现，而且结构简单。但是多个转动副串联的形式使得结构体积庞大、承载能力差、刚度小，并且各个转动轴不能交于一点，与人的关节结构有较大差距。

并联结构在结构上与人更接近，即各个转动轴相互正交并尽量地汇于一点，并且结构紧凑、承载能力大、刚度大。但是并联结构的整体结构复杂、制造成本高、工作空间小，不能完全模拟人类关节的运动。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种并联式三自由度人形机器人关节，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种并联式三自由度人形机器人关节，包括：第一传动系统、第二传动系统、第三传动系统、第四传动系统、辅助传动系统、L型支架，所述L型支架上有配合孔，所述第一传动系统、第四传动系统和辅助传动系统与L型支架连接，所述第二传动系统与第一传动系统连接，所述第三传动系统与第二传动系统连接；第一传动系统带动第二传动系统和第三传动系统一同侧摆运动，第二传动系统带动第三传动系统一同自转，第三传动系统做正摆运动，而第四传动系统带动整体结构一同转动，并且由辅助系统实现第一传动系统和第四传动系统的切换。

所述第一传动系统包括第一电机、摆动盘、摆动轴销、第一主动圆柱齿轮、第一从动圆柱齿轮、大蜗杆、大蜗轮、大蜗杆镶套、大蜗轮周向镶套、大蜗轮端面镶套、蜗轮端盖，第一电机通过螺钉与摆动盘固连，摆动盘则通过摆动轴销与L型支架连接，通过紧定螺钉将摆动轴销与L型支架固连，轴和孔采用间隙配合，摆动盘则绕着摆动轴销来回摆动；第一主动圆柱齿轮经键连接在第一电机的轴上，采用小过盈配合使其轴向固定，并且与第一从动圆柱齿轮啮合；大蜗杆带键槽轴端依次从L型支架的三个大蜗杆配合孔中穿过，并按照装配顺序在轴孔间隙中压入三个大蜗杆镶套；大蜗杆带键槽轴端与第一从动圆柱齿轮经键相连，并对大蜗杆轴端进行铆压使齿轮轴向定位，大蜗杆另一端轴端带有外螺纹，配以锁紧螺母调整至合适位置，使其轴向定位。

所述大蜗轮安放在L型支架的蜗轮配合孔中，并与大蜗杆啮合实现关节的侧摆运动，配合孔中事先压入大蜗轮周向镶套；大蜗轮外端面装上大蜗轮端面镶套，并将蜗轮端盖经螺钉固连在大蜗轮外端面以作定位用，大蜗轮内端面装上大蜗轮端面镶套，并通过螺钉和第二传动系统的连接架固连，并通过定位销和大蜗轮的定位凸台定位。