具有偏置输出的3自由度球面并联仿生肩关节

摘要

本发明公开一种具有偏置输出的3自由度球面并联的仿生肩关节，其特征是：中心球面铰链的下支撑杆(8)的轴线过3自由度球面并联机构固定平台(10)的中心，并在外端与其固联，固定平台(10)由均布的3个连接柱(21)与固定环(22)固联；中心球面铰链的直输出杆(16)或者圆-棱柱直输出杆(23)的轴线过3自由度球面并联机构动平台(14)的中心，并在外端与动平台(14)固联或者以棱柱形式构成移动副连接，其轴线与偏置输出杆(17)轴线的偏摆角为αh＝50～60°，两者所构成的平面与O-zz13平面重合，偏置方向为绕x轴正向按右手螺旋确定；3自由度球面并联机构的固定坐标系O-x0y0z0相对过渡坐标系O-x′0y′0z′0的位姿角：α＝8～12°，β＝10～17°，γ＝-23～-27°。该仿生肩关节具有高过约束、静刚度大、工作空间大和卸载功能等优点，在形态、结构、运动、力学和功能上最大限度接近人的实际状态。

主权项

一种具有偏置输出的3自由度球面并联仿生肩关节，包括3自由度球面并联机构、中心球面铰链和偏置输出杆单元，所述的3自由度球面并联机构包括固定平台(10)、3个连接柱(21)、固定环(22)、驱动输入轴(9，9′，9″)、下连杆(11，11′，11″)、上连杆(13，13′，13″)、上、下连杆构成转动的销轴(12，12′，12″)、动平台(14)、以及动平台(14)和上连杆上端构成转动的销轴(15，15′，15″)；所述的中心球面铰链包括双耳支架(7)、下支撑杆(8)、拨叉销轴(4，4′)、扁-圆直输出杆(16)、支撑销轴(1、1′)、支撑辊(2、2′)、支撑球窝(6)、球头(5)和U形拨叉(3)；所述的偏置输出杆单元包括所述扁-圆直输出杆(16)和偏置输出杆(17)，其特征是：3自由度球面并联机构的球心与中心球面铰链的球心重合；中心球面铰链的下支撑杆(8)的轴线过3自由度球面并联机构固定平台(10)的中心，并在外端与其固联，固定平台(10)由均布的3个连接柱(21)与固定环(22)固联；中心球面铰链的扁-圆直输出杆(16)的轴线过3自由度球面并联机构动平台(14)的中心，并在外端与动平台(14)固联；扁-圆直输出杆(16)穿过动平台(14)与偏置输出杆(17)固联，其轴线与偏置输出杆(17)轴线的偏摆角为αh＝50～60°，两者所构成的平面与O-zz13平面重合，偏置方向为绕x轴正向按右手螺旋确定；3自由度球面并联机构的固定坐标系O-x0y0z0相对过渡坐标系O-x′0y′0z′0的位姿角：α＝8～12°，β＝10～17°，γ＝-23～-27°。