具有中心球面副的两自由度球面并联的机器人仿生踝关节

摘要

一种具有中心球面副的两自由度球面并联的机器人仿生踝关节，其主要是：支撑半球窝下面固定有直输出杆，内设有球头，球头上部与柱形机体支架推杆相连，该推杆上设有截面呈矩形的通孔，外齿半圆弧型叉穿过该通孔且下端与支撑半球窝连接，支撑辊两端置于机体支架推杆通孔内，该支撑辊与半圆弧型叉的圆弧内表面接触，在上述机体支架推杆外设有支座，该支座上设丝杠，在上述丝杠上设滑块，该滑块与拉杆的上端通过上复合铰链叉架连接，该上复合铰链叉架又与拉杆上端连接，该拉杆下端与支撑半球窝外壁通过下复合铰链叉架连接。本发明结构简单、紧凑、肢体的运动更加快速、灵活、平滑连续，从而在形态、结构、运动、力学和功能上最大限度接近人类的实际状态。

主权项

一种具有中心球面副的两自由度球面并联的机器人仿生踝关节，其特征在于：支撑半球窝为内凹球面且球心在回转轴线上的回转体，其上端面和下端面均与回转轴线垂直，该支撑半球窝下端面与圆柱形直输出杆上端固联，该直输出杆的轴线穿过支撑半球窝的中心且与支撑半球窝的回转轴重合，支撑半球窝的内凹球面内设有球头，两者中心重合构成球面副，该球头上部与柱形机体支架推杆下端固联，该机体支架推杆的轴线过球头中心点，该机体支架推杆上设有贯穿两侧壁、截面呈矩形的通孔，半圆形对称结构的外齿半圆弧型叉穿过机体支架推杆的矩形通孔，其轴向宽度的中间平面与由丝杠、机体支架推杆的轴线所构成的平面正交，外齿半圆弧型叉在下端与支撑半球窝通过两支撑销轴构成转动连接，该两支撑销轴的轴线位于一条直线上并且过支撑半球窝的球心，同时与支撑半球窝的上端面平行，短圆柱形支撑辊两端转动支撑于机体支架推杆矩形通孔的前后壁上，该支撑辊与外齿半圆弧型叉的圆弧内表面接触，两者轴线平行且位于丝杠的轴线与机体支架推杆轴线所构成的平面内，同时与机体支架推杆的轴线垂直，在上述机体支架推杆外设有支座，该支座有一条形连板，其固定在机体支架推杆上，且该条形连板的宽度中线与机体支架推杆的轴线平行，在该条形连板两端垂直固定有两个支耳，丝杠的两端通过转动副与两支耳相连，并且丝杠轴线与机体支架推杆轴线平行同时又与上述 支撑辊的轴线在同一平面内，在上述丝杠上通过螺旋副与滑块相连，该滑块与拉杆上部分的上端通过一个T字形横竖两转动副轴线正交的上复合铰链叉架连接，该上复合铰链叉架的竖向转动副轴线通过滑块中心与丝杠轴线垂直正交，且位于丝杠、机体支架推杆轴线所构成的平面内；另一横向转动副为两端对称与拉杆上部分的上端形成转动连接，该拉杆为上下两段，中间通过沿拉杆长度方向的轴向转动副直接连接，该拉杆下部分的下端与支撑半球窝外壁通过一个T字形撗竖两转动副轴线正交的下复合铰链叉架连接，该下复合铰链叉架的一个竖向转动副轴线通过支撑半球窝的中心，并与侧摆支链中的外齿半圆弧型叉下端的两个支撑销轴公共轴线相垂直，且与支撑半球窝的上端面平行；另一横向转动副为两端对称与拉杆下部分的下端形成转动连接。