多功能多关节运动机构的制作方法

本发明涉及机械机构设计技术领域，具体涉及一种多功能多关节运动机构。

背景技术：

在实际的工业生产、康复辅助设备等领域，由于面对的设计问题纷繁复杂，且反复设计、测试新机构费时费力，因此迫切需要一种自由度可选且运动幅度可控的，必要时关节构件之间还需协调运动的多功能多关节运动机构，省去每次重新设计机构的环节，只需运用这种多功能多关节运动机构，改变连杆长短和连杆之间的相对铰接位置，就可以按照实际需求选择自由度和机构间的协调运动形式，另外，通过对以往测试的数据进行分析，确定参量之间的相对关系，就可以在实际运用中分析和确定多功能多关节运动机构的运动数据，给分析和对比带来极大的方便，加快研发进度，节约成本。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种多功能多关节运动机构，能够实现机构的多种自由度和功能的切换，协调运动幅度，实现各连动功能。

为实现上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：

多功能多关节运动机构，包括第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元，第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元顺序铰接且铰接轴平行；

第一支撑单元上设置有第一滑块，第一滑块沿第一支撑单元长度方向滑动，第一滑块与第一连接杆的一端铰接，第一连接杆的另一端与第二支撑单元铰接；

第二支撑单元上设置有第二滑块，第二滑块沿第二支撑单元长度方向滑动，第二滑块与第二连接杆的一端铰接，第二连接杆的另一端与第三支撑单元铰接。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：所述第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元顺序铰接，并且相邻支撑单元通过第一连接杆、第一滑块、第二连接杆、第二滑块连接，从而能够使得该多功能多关节运动机构在某一个固定平面上拥有两个自由度，以其中任意支撑单元为机架，通过施加两个动力源，控制第一、第二、第三支撑单元任意两个支撑单元的摆动，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

为实现上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：

多功能多关节运动机构，包括第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元，第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元顺序铰接且铰接轴平行；

第一支撑单元上设置有第一滑块，第一滑块沿第一支撑单元长度方向滑动，第一滑块与第一连接杆的一端铰接，第一连接杆的另一端与第二支撑单元铰接；

第二支撑单元上设置有第二滑块，第二滑块沿第二支撑单元长度方向滑动，第二滑块与第二连接杆的一端铰接，第二连接杆的另一端与第三支撑单元铰接；

所述第一连接杆与第三支撑单元之间设置有第一过渡杆，所述第一过渡杆的两端分别与第一连接杆的杆身及第三支撑单元铰接；

所述第一过渡杆的杆长可调。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：所述第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元顺序铰接，相邻支撑单元通过第一连接杆、第一滑块、第二连接杆、第二滑块连接，并且第一连接杆与第三支撑单元之间通过第一过渡杆铰接连接，从而使得该多功能多关节运动机构具备在某一个固定平面以第一、第二、第三支撑单元协调运动的自由度，在任意的杆件上施加一个动力源，并可以通过调节第一过渡杆的杆长调节运动幅度，实现以第一、第二、第三支撑单元中任意支撑单元为机架时，实现对其余两个支撑单元协调运动幅度的控制，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

为实现上述目的，本发明采用的第三种技术方案是：

多功能多关节运动机构，包括顺序铰接的第一支撑单元、第二支撑单元、第三支撑单元、第四支撑单元；

第一支撑单元、第二支撑单元、第三支撑单元、第四支撑单元的铰接轴平行；

第一支撑单元上设置有第一滑块，第一滑块沿第一支撑单元长度方向滑动，第一滑块与第一连接杆的一端铰接，第一连接杆的另一端与第二支撑单元铰接；

第二支撑单元上设置有第二滑块，第二滑块沿第二支撑单元长度方向滑动，第二滑块与第二连接杆的一端铰接，第二连接杆的另一端与第三支撑单元铰接；

所述第一连接杆与第三支撑单元之间设置有第一过渡杆，所述第一过渡杆的两端分别与第一连接杆的杆身及第三支撑单元铰接；

所述第四支撑单元与第二连接杆之间设置有第二过渡杆，所述第二过渡杆的一端与第二连接杆的杆身铰接，第二过渡杆的另一端与第四支撑单元铰接；

所述第一过渡杆的杆长可调，所述第二过渡杆的杆长可调。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：所述第一支撑单元、第二支撑单元、第三支撑单元、第四支撑单元顺序铰接，第一连接杆与第三支撑单元之间通过第一过渡杆铰接连接，并且第四支撑单元与第二连接杆之间通过第二过渡杆连接，第二过渡杆两端铰接，从而使得该多功能多关节运动机构具备在某一个平面以第一、第二、第三及第四支撑单元中任意支撑单元为机架时，其余三个支撑单元的协调运动的运动形式，施加一个动力源，即控制第一、第二、第三及第四支撑单元的摆动动力，摆动动力保证机构在空间某一固定转动平面处的协调运动，并可以通过调节第一、第二过渡杆的杆长来调节运动幅度，实现以第一、第二、第三及第四支撑单元中任意支撑单元为机架时，实现其余三个支撑单元的协调运动及对运动幅度的控制，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

为实现上述目的，本发明采用的第四种技术方案是：

多功能多关节运动机构，包括顺序铰接的第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元，第三支撑单元与第四支撑单元球铰接；

第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元的铰接轴平行；

第一支撑单元上设置有第一滑块，第一滑块沿第一支撑单元长度方向滑动，第一滑块与第一连接杆的一端铰接，第一连接杆的另一端与第二支撑单元铰接；

第二支撑单元上设置有第二滑块，第二滑块沿第二支撑单元长度方向滑动，第二滑块与第二连接杆的一端铰接，第二连接杆的另一端与第三支撑单元铰接；

所述第一连接杆与第三支撑单元之间设置有第一过渡杆，所述第一过渡杆的两端分别与第一连接杆的杆身及第三支撑单元铰接；

所述第四支撑单元与第二连接杆之间设置有第二过渡杆，所述第四支撑单元上转动设置有第三连接杆，所述第二过渡杆的一端与第二连接杆的杆身铰接，第二过渡杆的另一端与第三连接杆铰接，第二过渡杆的铰接轴与第三连接杆转动轴垂直；

所述第一过渡杆的杆长可调，所述第二过渡杆的杆长可调。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：所述第一支撑单元、第二支撑单元及第三支撑单元顺序铰接，第三支撑单元还与第四支撑单元球铰接，第一连接杆与第三支撑单元之间通过第一过渡杆铰接连接，第四支撑单元与第二连接杆之间通过第二过渡杆连接，并且第四支撑单元上转动式设置有第三连接杆，第二过渡杆一端与第二连接杆的杆身铰接，另一端与第三连接杆铰接，从而使得该多功能多关节运动机构具备在空间中的旋转自由度和在任意转动平面上的以第四支撑单元为机架时其余三个支撑单元协调运动的自由度，施加两个动力源，即可控制空间转动的转动动力和控制第一、第二、第三及第四支撑单元的摆动动力。转动动力保证机构能够旋转至空间任意平面，摆动动力保证机构在任意转动平面处的协调运动，并通过调节第一、第二过渡杆的杆长调节运动幅度，实现以第四支撑单元为机架时，其余三个支撑单元的协调运动及对运动幅度的控制，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

附图说明

图1和图2分别是第一种多功能多关节运动机构的两种视角的结构示意图；

图3和图4分别是第二种多功能多关节运动机构的两种视角的结构示意图；

图5和图6分别是第三种多功能多关节运动机构的两种视角的结构示意图；

图7和图8分别是第四种多功能多关节运动机构的两种视角的结构示意图。

具体实施方式

结合图1至图8，对本发明作进一步地说明：

结合图1和图2所示，本发明的第一种多功能多关节运动机构，其具体结构如下：

多功能多关节运动机构，包括第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30，第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30顺序铰接且铰接轴平行；

第一支撑单元10上设置有第一滑块11，第一滑块11沿第一支撑单元10长度方向滑动，第一滑块11与第一连接杆12的一端铰接，第一连接杆12的另一端与第二支撑单元20铰接；

第二支撑单元20上设置有第二滑块21，第二滑块21沿第二支撑单元20长度方向滑动，第二滑块21与第二连接杆22的一端铰接，第二连接杆22的另一端与第三支撑单元30铰接。

上述第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30顺序铰接，并且相邻支撑单元通过第一连接杆12、第一滑块11、第二连接杆22、第二滑块21连接，从而能够使得该多功能多关节运动机构在某一个固定平面上以双自由度摆动，以其中任意支撑单元为机架，通过施加两个动力源，控制第一、第二、第三10、20、30支撑单元任意两个支撑单元的摆动，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

上述的第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接方式如下：所述第一支撑单元10上设置有第一连接板13，所述第二支撑单元20上设置有第二连接板23，第一连接板13与第二连接板23铰接，所述第二支撑单元20上设置有第三连接板24，所述第三支撑单元30上设置有第四连接板31，第三连接板24与第四连接板31铰接；

上述的第一连接杆12两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第二连接杆22两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行。

结合图3和图4所示，本发明的第二种多功能多关节运动机构，其具体结构如下：

多功能多关节运动机构，包括第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30，第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30顺序铰接且铰接轴平行；

第一支撑单元10上设置有第一滑块11，第一滑块11沿第一支撑单元10长度方向滑动，第一滑块11与第一连接杆12的一端铰接，第一连接杆12的另一端与第二支撑单元20铰接；

第二支撑单元20上设置有第二滑块21，第二滑块21沿第二支撑单元20长度方向滑动，第二滑块21与第二连接杆22的一端铰接，第二连接杆22的另一端与第三支撑单元30铰接；

所述第一连接杆12与第三支撑单元30之间设置有第一过渡杆40，所述第一过渡杆40的两端分别与第一连接杆12的杆身及第三支撑单元30铰接。

上述所述第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30顺序铰接，相邻支撑单元分别通过第一连接杆12和第二连接杆22铰接连接，并且第一连接杆12与第三支撑单元30之间通过第一过渡杆40铰接连接，从而使得该多功能多关节运动机构具备在某一个固定平面以第一、第二、第三支撑单元10、20、30协调运动的自由度，在任意的连接杆上施加一个动力源，并可以通过调节第一过渡杆40的杆长调节运动幅度，实现以第一、第二、第三支撑单元10、20、30种任意支撑单元为机架时，可对其余两个支撑单元协调运动幅度的控制，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

上述的第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接方式如下：所述第一支撑单元10上设置有第一连接板13，所述第二支撑单元20上设置有第二连接板23，第一连接板13与第二连接板23铰接，所述第二支撑单元20上设置有第三连接板24，所述第三支撑单元30上设置有第四连接板31，第三连接板24与第四连接板31铰接。

为实现对支撑单元运动幅度的控制，所述第一过渡杆40的杆长可调，第一过渡杆40可以设置两段式结构，在其中一个连杆上设置间隔设置安装孔，在另一个连杆上设置紧固螺栓，并且通过紧固螺栓与安装的连接，从而实现对第一过渡杆40杆长的调节。

上述的第一连接杆12两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第二连接杆22两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第一过渡杆40的的两端与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行。

结合图5和图6所示，本发明的第三种多功能多关节运动机构，其具体结构如下：

多功能多关节运动机构，其特征在于：包括顺序铰接的第一支撑单元10、第二支撑单元20、第三支撑单元30、第四支撑单元50；

第一支撑单元10、第二支撑单元20、第三支撑单元30、第四支撑单元50的铰接轴平行；

第一支撑单元10上设置有第一滑块11，第一滑块11沿第一支撑单元10长度方向滑动，第一滑块11与第一连接杆12的一端铰接，第一连接杆12的另一端与第二支撑单元20铰接；

第二支撑单元20上设置有第二滑块21，第二滑块21沿第二支撑单元20长度方向滑动，第二滑块21与第二连接杆22的一端铰接，第二连接杆22的另一端与第三支撑单元30铰接；

所述第一连接杆12与第三支撑单元30之间设置有第一过渡杆40，所述第一过渡杆40的两端分别与第一连接杆12的杆身及第三支撑单元30铰接；

所述第四支撑单元50与第二连接杆22之间设置有第二过渡杆60，所述第二过渡杆60的一端与第二连接杆22的杆身铰接，第二过渡杆60的另一端与第四支撑单元50铰接。

上述，所述第一支撑单元10、第二支撑单元20、第三支撑单元30、第四支撑单元50顺序铰接，相邻支撑单元分别通过第一连接杆12和第二连接杆22铰接连接，第一连接杆12与第三支撑单元30之间通过第一过渡杆40铰接连接，并且第四支撑单元50与第二连接杆22之间通过第二过渡杆60连接，第二过渡杆60一端为固定连接，另一端为铰接，从而使得该多功能多关节运动机构具备在某一个平面以第一、第二、第三、第四支撑单元10、20、30、50任意支撑单元为机架时，其余三个支撑单元的协调运动的自由度，施加一个动力源，即控制第一、第二、第三及第四支撑单元10、20、30、50的摆动动力，摆动动力保证机构在某一固定转动平面出的协调运动，并可以通过调节第一、第二过渡杆40、60的杆长来调节运动幅度，实现以第一、第二、第三及第四支撑单元10、20、30、50中任意支撑单元为机架时，其余三个支撑单元的协调运动及对运动幅度的控制，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

上述的第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接方式如下：所述第一支撑单元10上设置有第一连接板13，所述第二支撑单元20上设置有第二连接板23，第一连接板13与第二连接板23铰接，所述第二支撑单元20上设置有第三连接板24，所述第三支撑单元30上设置有第四连接板31，第三连接板24与第四连接板31铰接，第三支撑单元30与第四支撑单元50之间也可以为球铰接。

为实现对支撑单元运动幅度的控制，所述第一过渡杆40的杆长可调，所述第二过渡杆60的杆长可调；

第一过渡杆40可以设置两段式结构，在其中一个连杆上设置间隔设置安装孔，在另一个连杆上设置紧固螺栓，并且通过紧固螺栓与安装的连接，从而实现对第一过渡杆40杆长的调节；

第二过渡杆60也可设置成两段式结构，将其中一个连杆设置成方管状结构，另一个连杆设置成方杆结构，方杆状连杆插接在方管状连杆内，并且在方管状连杆的外壁设置紧固螺栓，从而实现对第二过渡杆60的杆长的调节。

上述的第一连接杆12两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第二连接杆22两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第一过渡杆40的的两端与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第二过渡杆60的一端与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行。

结合图7和图8所示，本发明的第四种多功能多关节运动机构，其具体结构如下：

多功能多关节运动机构，包括顺序铰接的第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30，第三支撑单元30与第四支撑单元50球铰接；

第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30的铰接轴平行；

第一支撑单元10上设置有第一滑块11，第一滑块11沿第一支撑单元10长度方向滑动，第一滑块11与第一连接杆12的一端铰接，第一连接杆12的另一端与第二支撑单元20铰接；

第二支撑单元20上设置有第二滑块21，第二滑块21沿第二支撑单元20长度方向滑动，第二滑块21与第二连接杆22的一端铰接，第二连接杆22的另一端与第三支撑单元30铰接；

所述第一连接杆12与第三支撑单元30之间设置有第一过渡杆40，所述第一过渡杆40的两端分别与第一连接杆12的杆身及第三支撑单元30铰接；

所述第四支撑单元50与第二连接杆22之间设置有第二过渡杆60，所述第四支撑单元50上转动设置有第三连接杆51，所述第二过渡杆60的一端与第二连接杆22的杆身铰接，第二过渡杆60的另一端与第三连接杆51铰接，第二过渡杆60的铰接轴与第三连接杆51转动轴垂直。

上述所述第一支撑单元10、第二支撑单元20及第三支撑单元30顺序铰接，第三支撑单元30还与第四支撑单元50球铰接，相邻支撑单元分别通过第一连接杆12和第二连接杆22铰接连接，第一连接杆12与第三支撑单元30之间通过第一过渡杆40铰接连接，第四支撑单元50与第二连接杆60之间通过第二过渡杆22连接，并且第四支撑单元50上转动式设置有第三连接杆51，第二过渡杆60一端与第二连接杆22的杆身铰接，另一端与第三连接杆51铰接，从而使得该多功能多关节运动机构具备旋转自由度和在任意转动平面以第四支撑单元50为机架时，其余三个支撑单元协调运动的自由度，施加两个动力源，即可控制在空间中的转动动力和控制第一、第二、第三及第四支撑单元10、20、30、50的摆动动力。转动动力保证机构能够旋转至空间任意平面，摆动动力保证机构在任意转动平面处的协调运动，并通过调节第一、第二过渡杆40、60的杆长调节运动幅度，实现以第四支撑单元50为机架时，对其余三个支撑单元10、20、30协调运动幅度的控制，上述多功能多关节运动机构可应用在工业生产、康复辅助设备等领域。

上述的第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接方式如下：所述第一支撑单元10上设置有第一连接板13，所述第二支撑单元20上设置有第二连接板23，第一连接板13与第二连接板23铰接，所述第二支撑单元20上设置有第三连接板24，所述第三支撑单元30上设置有第四连接板31，第三连接板24与第四连接板31铰接。

为实现对支撑单元运动幅度的控制，所述第一过渡杆40的杆长可调，所述第二过渡杆60的杆长可调；

第一过渡杆40可以设置两段式结构，在其中一个连杆上设置间隔设置安装孔，在另一个连杆上设置紧固螺栓，并且通过紧固螺栓与安装的连接，从而实现对第一过渡杆40杆长的调节；

第二过渡杆60也可设置成两段式结构，将其中一个连杆设置成方管状结构，另一个连杆设置成方杆结构，方杆状连杆插接在方管状连杆内，并且在方管状连杆的外壁设置紧固螺栓，从而实现对第二过渡杆60的杆长的调节。

上述的第一连接杆12两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第二连接杆22两端的铰接轴与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第一过渡杆40的的两端与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第二过渡杆60的一端与第一、第二、第三10、20、30支撑单元之间的铰接轴平行，第三连接杆51转动轴与第二过渡杆60的铰接轴垂直。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。