三自由度球型空间机器人手腕

摘要

一种三自由度球型空间机器人手腕，它涉及一种机器人手腕。针对三自由度机器人手腕结构复杂、集成度低、自身重量大且存在运动耦合的问题。上半球轴与末端执行器接口转动连接，上半球和下半球转动连接，上半球和下半球的接触面为偏置斜面，偏置斜面与水平面之间的角度为10°-25°，上半球电机与减速机构通过上半球齿轮传动机构与万向节轴固接，万向节轴通过内部万向节与上半球轴固接，上半球轴与末端执行器接口转动连接，下半球电机与减速机构通过下半球齿轮传动机构与下半球轴固接，自转电机与减速机构通过自转齿轮传动机构与转盘固接，转盘通过外部万向节与末端执行器接口传动连接。本发明用于宇航机器人中。

主权项

一种三自由度球型空间机器人手腕，其特征在于所述手腕包括球型组件、上半球齿轮传动机构(5)、上半球电机与减速机构(6)、下半球电机与减速机构(8)、机架(9)、下半球齿轮传动机构(10)、自转电机与减速机构(12)、自转齿轮传动机构(13)、转盘(15)、外部万向节(16)、末端执行器接口(18)和三个绝对转角传感器(7)，球型组件包括上半球轴(1‑1)、上半球(1)、下半球(3)、下半球轴(3‑1)、内部万向节(4)和内部万向节轴(4‑1)，上半球轴(1‑1)与上半球(1)同轴设置且制成一体，上半球轴(1‑1)与末端执行器接口(18)转动连接，上半球(1)和下半球(3)转动连接，上半球(1)和下半球(3)的接触面为偏置斜面，偏置斜面与水平面之间的角度(α)为10°‑25°，下半球(3)和下半球轴(3‑1)同轴设置且制成一体，球型组件由上至下设有贯通空腔(19)，内部万向节(4)设在贯通空腔(19)内，且内部万向节(4)的转动中心与上半球(1)和下半球(3)构成的球体的球心重合，内部万向节(4)的输出端设在上半球轴(1‑1)的贯通空腔(19)内，内部万向节(4)的输入端设在下半球轴(3‑1)的贯通空腔(19)内，下半球轴(3‑1)设在机架(9)内，且下半球轴(3‑1)与机架(9)转动连接；下半球齿轮传动机构(10)由第一主动齿轮(10‑1)和第一从动齿轮(10‑2)构成，上半球齿轮传动机构(5)由第二主动齿轮(5‑1)和第二从动齿轮(5‑2)构成，自转齿轮传动机构(13)由第三主动齿轮(13‑1)、第三从动齿轮(13‑2)、齿轮轴(13‑3)和外齿圈(13‑4)构成，上半球齿轮传动机构(5)、下半球齿轮传动机构(10)和第三主动齿轮(13‑1)、第三从动齿轮(13‑2)均设置在机架(9)内；下半球电机与减速机构(8)的输出端上固装套有第一主动齿轮(10‑1)，第一主动齿轮(10‑1)与第一从动齿轮(10‑2)啮合，第一从动齿轮(10‑2)固装在下半球轴(3‑1)上；上半球电机与减速机构(6)的输出端上固套装有第二主动齿轮(5‑1)，第二主动齿轮(5‑1)和第二从动齿轮(5‑2)啮合，第二从动齿轮(5‑2)固套装在内部万向节轴(4‑1)的一端上，内部万向节轴(4‑1)的另一端与内部万向节(4)的输入端固接，内部万向节(4)的输出端与上半球轴(1‑1)固接，上半球轴(1‑1)与末端执行器接口(18)转动连接，上半球电机与减速机构(6)、下半球电机与减速机构(8)和自转电机与减速机构(12)的末端各装有一个绝对转角传感器(7)；自转电机与减速机构(12)的输出端上固套装有第三主动齿轮(13‑1)，第三主动齿轮(13‑1)与第三从动齿轮(13‑2)啮合，第三从动齿轮(13‑2)固套装在齿轮轴(13‑3)上，齿轮轴(13‑3)与机架(9)转动连接，齿轮轴(13‑3)与外齿圈(13‑4)啮合，外齿圈(13‑4)与转盘(15)固接，转盘(15)设置在机架(9)上且二者转动连接，转盘(15)通过外部万向节(16)与末端执行器接口(18)传动连接。