球形连接件11不能滑动接触，只能紧贴着所述球形连接件11滚动，球形连接件11和滚轮18之间无间隙，过球形连接件11的球心和滚轮18的滚轮中心轴形成一个平面X，在所述动平台旋转的过程中，所述球形连接件11会跟随动平台一起旋转，滚轮18与球形连接件11接触点处的速度方向就与上述平面X垂直，非完整速度约束的形成，是因为经过所述球形连接件11的球心的任意直线都能够作为所述球形连接件11的旋转轴，所述球形连接件11绕着这根旋转轴而旋转;滚轮18与支架13转动连接;支架13固定在基座I上表面。
[0019]所述静平台的结构是:第一电机固定架2固定在基座I上表面，另一端连接所述的两个分支机构链中的一个分支机构链;第二电机固定架16也固定在基座I上表面，另一端连接所述的两个分支机构链中的另一个分支机构链，第二电机固定架16与所述第一电机固定架2成对称分布。
[0020]所述两个驱动动力源为两个电机，第一电机3和第二电机15分别固定在所述的第一电机固定架2下表面和第二电机固定架16下表面，第一电机3和第二电机15的输出端分别与所述的两个分支机构链连接。
[0021 ]所述两个分支机构链的结构是:一根第一上连杆5和一根第一下连杆4构成转动副后串联，构成两个分支机构链中的一个分支机构链，该分支机构链的一端与所述第一电机3的输出端固定连接，该分支机构链的另一端与动平台相连，构成转动副；一根第二上连杆9和一根第二下连杆14构成转动副后串联，构成两个分支机构链中的另一个分支机构链，该分支机构链的一端与所述第二电机15的输出端固定连接，该分支机构链的另一端与动平台相连，构成转动副。
[0022]所述动平台的结构是:第一动平台连杆6—端固定在所述圆板7下表面，第一动平台连杆6另一端与所述第一上连杆5构成转动副;第二动平台连杆8—端固定在所述圆板7下表面，第二动平台连杆8另一端与所述第二上连杆9构成转动副;第一动平台连杆6与第二动平台连杆8成对称分布。
【主权项】
1.一种基于非完整约束的新型欠驱动机器人手腕装置，包括一个静平台、一个动平台、两个分支机构链、两个驱动动力源和一个中间约束装置，其特征在于:所述静平台通过所述两个分支机构链连接所述动平台，所述两个分支机构链分别在两个驱动动力源的驱动下，经两个分支机构链传动，中间约束装置形成一个非完整约束，从而实现了动平台的三自由度运动。2.根据权利要求1所述的基于非完整约束的新型欠驱动机器人手腕装置，其特征在于:所述中间约束装置的结构是:一根连杆(10)—端固定在圆板(7)的下表面，另一端与球形连接件(11)的内表面固定连接;所述球形连接件(11)的内表面与球轴承(17)的外圈固定连接，所述球轴承(17)与所述连杆(10)不接触;细杆(12)的一端与所述球轴承(17)的内圈固定连接;滚轮(18)与上述球形连接件(11)的外表面滚动接触，即滚轮(18)与所述球形连接件(11)不能滑动接触，只能紧贴着所述球形连接件(11)滚动，球形连接件(11)和滚轮(18)之间无间隙，过球形连接件(11)的球心和滚轮(18)的滚轮中心轴形成一个平面X，在所述动平台旋转的过程中，所述球形连接件(11)会跟随动平台一起旋转，滚轮(18)与球形连接件(11)接触点处的速度方向就与上述平面X垂直，非完整速度约束的形成，是因为经过所述球形连接件(11)的球心的任意直线都能够作为所述球形连接件(11)的旋转轴，所述球形连接件(11)绕着这根旋转轴而旋转;滚轮(18)与支架(13)转动连接;支架(13)固定在基座(I)上表面。3.根据权利要求1所述的基于非完整约束的新型欠驱动机器人手腕装置，其特征在于，所述静平台的结构是:第一电机固定架(2)固定在基座(I)上表面，另一端连接所述的两个分支机构链中的一个分支机构链;第二电机固定架(16)也固定在基座(I)上表面，另一端连接所述的两个分支机构链中的另一个分支机构链，第二电机固定架(16)与所述第一电机固定架(2)成对称分布。4.根据权利要求1所述的基于非完整约束的新型欠驱动机器人手腕装置，其特征在于，所述两个驱动动力源为两个电机，第一电机(3)和第二电机(15)分别固定在所述的第一电机固定架(2)下表面和第二电机固定架(16)下表面，第一电机(3)和第二电机(15)的输出端分别与所述的两个分支机构链连接。5.根据权利要求1所述的基于非完整约束的新型欠驱动机器人手腕装置，其特征在于，所述两个分支机构链的结构是:一根第一上连杆(5 )和一根第一下连杆(4 )构成转动副后串联，构成两个分支机构链中的一个分支机构链，该分支机构链的一端与所述第一电机(3 )的输出端固定连接，该分支机构链的另一端与动平台相连，构成转动副；一根第二上连杆(9)和一根第二下连杆(14)构成转动副后串联，构成两个分支机构链中的另一个分支机构链，该分支机构链的一端与所述第二电机(15)的输出端固定连接，该分支机构链的另一端与动平台相连，构成转动副。6.根据权利要求1所述的基于非完整约束的新型欠驱动机器人手腕装置，其特征在于，所述动平台的结构是:第一动平台连杆(6)—端固定在所述圆板(7)下表面，第一动平台连杆(6)另一端与所述第一上连杆(5)构成转动副；第二动平台连杆(8)—端固定在所述圆板(7)下表面，第二动平台连杆(8)另一端与所述第二上连杆(9)构成转动副;第一动平台连杆(6)与第二动平台连杆(8)成对称分布。
【专利摘要】本发明涉及一种基于非完整约束的新型欠驱动机器人手腕装置，包括一个静平台、一个动平台、两个分支机构链、两个驱动动力源和一个中间约束装置，所述静平台通过所述两个分支机构链连接所述动平台，所述两个分支机构链在两个驱动动力源的驱动下，经两个分支机构链传动，中间约束装置形成一个非完整约束，从而实现了动平台的三自由度运动。本发明采用两个动力源驱动的三自由度并联机构作三自由度运动，动力源少，以手腕的体积也小，重量轻，成本低，仅需要较低的控制系统，本发明结构简单，工作可靠，可作为机器人的关节，用以实现较少的动力源驱动较多的手臂关节自由度。
【IPC分类】B25J17/00
【公开号】CN105598996
【申请号】CN201610093116
【发明人】何斌, 潘祺俊, 张鹏昌, 杨日升, 华易成, 梁海, 罗婷
【申请人】上海大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年2月21日