CN201552579U - 一种超冗余度机器人关节 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超冗余度机器人关节支架内具有如下的齿轮传动副组合体：一十字轴式齿轮(1)相互正交的轮轴(2、3)分别与两个关节支架的凸舌部(4、5)相联结；二小齿轮(6、7)分置于两个关节支架上并与十字轴式齿轮(1)啮合；所述二小齿轮上设置有驱动电机(8、9)。采用本实用新型的结构，借鉴万向节连接形式，将十字轴式齿轮传动引入到十字轴万向关节中。在保持传统万向关节空间运动灵活性的同时，由于采用了齿轮传动替代传统万向关节中的铰链传动，因而具有轴间距小、结构简单紧凑、刚性好、驱动力矩大、运动平稳等优点。
Description
所属技术领域
本实用新型涉机器人技术领域，尤其是涉及一种超冗余度机器人关节。
背景技术
超冗余度机器人(Hyper-Redundant Robots)是指自由度数远多于完成作业任务所需最少自由度的机器人，具有良好的环境适应性及相容性、容错性和鲁棒性，在宇宙探测、军事侦察和抢险救灾等复杂环境有光明的应用前景。超冗余度机器人一般由多个相同的关节模块串联而成，因此，关节模块的设计与超冗余度机器人的整体性能密切相关。目前，超冗余度机器人关节大都存在结构复杂、难制造、难控制等问题。
实用新型内容
为了克服现有的超冗余度机器人关节存在的结构复杂、难制造、难控制等不足，本实用新型的目的是提供一种空间超冗余度机器人的关节，具有轴间距小、结构简单紧凑、刚性好、驱动力矩大、运动平稳、结构解耦、控制简单、工艺性能好等优点。本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。
一种超冗余度机器人关节支架内具有如下的齿轮传动副组合体：一十字轴式齿轮1相互正交的轮轴2、3分别与两个关节支架的凸舌部4、5相联结；二小齿轮6、7分置于两个关节支架上并与十字轴式齿轮1啮合；所述二小齿轮上设置有驱动电机8和9。
采用本实用新型的结构，借鉴万向节连接形式，将十字轴式齿轮传动引入到十字轴万向关节中。在保持传统万向关节空间运动灵活性的同时，由于采用了齿轮传动替代传统万向关节中的铰链传动，因而具有轴间距小、结构简单紧凑、刚性好、驱动力矩大、运动平稳等优点。
由于超冗余度机器人的动力学方程组是高度非线性耦合的，关节若能实现运动学解耦，则动力学方程和控制系统设计将大为简化。相关文献的研究表明，关节实现运动解耦的关键是结构解耦，而结构解耦的条件是：1)保证各回转轴线相交于一点；2)保证杆的长度不发生变化和杆的回转中心不发生平移。本实用新型关节两个回转轴垂直相交于一点，在运动过程中目标位置P点到回转中心O点的距离不变且回转中心O不作平移，因此新型关节是结构解耦的。
附图说明：
图1是本实用新型的局部剖视图。
图2是本实用新型中十字轴式齿轮结构。
图3是实用新型运动简图。
图4a和图4b是本实用新型侧摆运动示意图。
图5a和图5b是本实用新型俯仰运动示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构作进一步的详述。
结合图1、图2可看出，超冗余度机器人关节支架内具有如下的齿轮传动副组合体：一个十字轴式齿轮1相互正交的轮轴2和3后分别与两个关节支架的凸舌部4、5相联结。二小齿轮6、7分置于两个关节支架上并与十字轴式齿轮1的两个半圆齿扇相啮合。所述二小齿轮上设置有驱动电机8、9。当电机8带动小齿轮6旋转，继而驱动十字轴式齿轮1及支架10旋转，关节产生侧摆运动；当电机9带动小齿轮7旋转，继而驱动十字轴式齿轮1及支架11旋转，关节产生俯仰运动；两个电机同时驱动时，关节产生复合运动。
图3表达了实用新型运动关系，本实用新型关节两个回转轴垂直相交于一点，在运动过程中目标位置P点到回转中心O点的距离不变且回转中心O不作平移，因此新型关节是结构解耦的。
图4a和图4b表达了本实用新型机器人关节完成侧摆运动的两个状态。
图5a和图5b表达了本实用新型机器人关节完成俯仰运动的两个状态。
Claims (1)
1.一种超冗余度机器人关节，其特征在于，支架内具有如下的齿轮传动副组合体：一十字轴式齿轮(1)相互正交的轮轴(2、3)分别与两个关节支架的凸舌(4、5)相联结；二小齿轮(6、7)分置于两个关节支架上并与十字轴式齿轮(1)啮合；所述二小齿轮上设置有驱动电机(8、9)。
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2009
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