[发明专利]变刚度并联关节蛇形机器人机构

摘要

本发明涉及一种变刚度并联关节蛇形机器人机构，属于机器人领域。机器人由若干运动单元串联构成，每个运动单元含有两自由度空间并联关节，关节由一条固定U支链、两条SPDU主动支链构成，主动支链含有变刚度直线驱动器；旋转轴与固定U支链平行的主动轮构成运动单元轮廓，通过能抵消反向力矩的隔振装置与固定U支链连接。优点在于：主动支链刚度、阻尼受控可变，使蛇形机器人既可以通过增加关节柔性提高地形适应能力，又可以通过增加关节刚度提高姿态精确性与稳定性，从而增加本发明的适用性；机器人运动过程中产生的振动被隔振装置以及主动支链吸收，提高蛇形机器人关节对冲击力矩的耐受性，从而提高机器人运动速度及效率。

主权项

一种变刚度并联关节蛇形机器人机构，由多个运动单元（14）串联构成；其特征在于：所述运动单元（14）带有固定U支链（1）、正向变刚度直线驱动器（6）、负向变刚度直线驱动器（7）和平行主动轮（13）四个功能模块；正向变刚度直线驱动器（6）、负向变刚度直线驱动器（7）分别通过铰链机构与固定U支链（1）相连接，正向连接点（2）和负向连接点（3）固定在固定U支链（1）上，正向连接点（2）、负向连接点（3）与固定U支链（1）靠近正向连接点（2）和负向连接点（3）的端点连线构成等腰直角三角形；正向变刚度直线驱动器（6）、负向变刚度直线驱动器（7）以及固定U支链（1）远离正向连接点（2）和负向连接点（3）的端点分别固定有正向万向铰（8）、负向万向铰（9）和中心万向铰（10）；相邻运动单元连接时，一个运动单元的正向万向铰（8）、负向万向铰（9）和中心万向铰（10）分别与另一个运动单元的正向连接点（2）、负向连接点（3）和固定U支链（1）相连接；所述平行主动轮（13）包括：容器式轮辋（18）、螺旋形轮胎（19）、内齿轮（28）、轮辋加固圈（20）；通过底座端盖轴承（31）和关节端盖轴承（32）分别与底座端盖（33）和关节端盖（34）相连接，主动轮电机（27）通过电机支架（30）与关节端盖（34）相固连，通过外齿轮（29）带动平行主动轮（13）绕固定U支链（1）轴向连续旋转；所述螺旋形轮胎（19）的形状为完整的圆形；由多个长条形柔性材料螺旋状固定于容器式轮辋（18）表面制成；所述固定U支链（1）由关节连接板（36）、电路板固定架（39）、底座端盖定位螺栓（40）、电池组定位板（41）、电池组固定套（42）、中心万向节联轴器（45）、关节端盖定位板（46）固连到中心脊柱（35）构成；所述底座端盖（33）和关节端盖（34）分别通过底座端盖隔振圈（23）和关节端盖隔振圈（25）与中心脊柱（35）相连，并通过底座端盖定位圈（24）和关节端盖定位圈（26）与底座端盖定位螺栓（40）和关节端盖定位板（46）相连。