人工肌肉驱动且结构解耦的机器人关节.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106166747A(43)申请公布日2016.11.30(21)申请号201610655012.7(22)申请日2016.08.11(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号浙江工业大学(72)发明人应申舜鲍官军黄金涛(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所(普通合伙)33213代理人吴秉中周红芳(51)Int.Cl.B25J9/10(2006.01)B25J17/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称人工肌肉驱动且结构解耦的机器人关节(57)摘要人工肌肉驱动且结构解耦的机器人关节，属于机器人部件技术领域。它包括底座及前立板组、中立板组及后立板，前立板组上设有主关节滑轮组、中立板组上设有第一副关节滑轮组和第二副关节滑轮组，第一肌群牵引线一端设置在主关节滑轮组上，另一端设置在第一副关节滑轮组上，第二肌群牵引线一端设置在主关节滑轮组上，另一端设置在第二副关节滑轮组上，主关节滑轮组的主关节轴端部连接主关节运动臂。本发明采用不同的人工肌肉致动器单元进行实验，根据SMA弹簧的电热驱动特性，通过控制SMA弹簧组中的每根SMA弹簧的电流通断来驱动与其相连的副关节驱动轮组，进而带动主关节驱动轮组转过一定的角度，实现关节控制，避免了各SMA弹簧间的干涉问题。CN106166747ACN106166747A权利要求书1/2页1.人工肌肉驱动且结构解耦的机器人关节，包括底座（7）及依次从左到右间隔设置在底座（7）上的前立板组、中立板组及后立板（6），其特征在于所述前立板组上设有主关节滑轮组（3）、中立板组上设有第一副关节滑轮组（1）和第二副关节滑轮组（2），第一副关节滑轮组（1）和第二副关节滑轮组（2）另一端固定在后立板（6）上，第一肌群牵引线（301）一端设置在主关节滑轮组（3）上，另一端设置在第一副关节滑轮组（1）上，第二肌群牵引线（302）一端设置在主关节滑轮组（3）上，另一端设置在第二副关节滑轮组（2）上，主关节滑轮组（3）的主关节轴（30）端部连接主关节运动臂（38），第一副关节滑轮组（1）和第二副关节滑轮组（2）结构相同，相互上下平行设置在中立板组上，第一副关节滑轮组（1）和第二副关节滑轮组（2）均由人工肌肉致动器单元、人工韧带单元、线性储能单元组合而成。2.根据权利要求1所述的人工肌肉驱动且结构解耦的机器人关节，其特征在于主关节滑轮组（3）包括主关节顺时针驱动输入轮（31）、主关节逆时针驱动输入轮（32）及主关节驱动输出轮（33），主关节顺时针驱动输入轮（31）、主关节逆时针驱动输入轮（32）分别通过顺时针轴承（37）、逆时针轴承（36）与主关节轴（30）连接，主关节驱动输出轮（33）直接固定连接在主关节轴上（30）上，主关节轴（30）两端分别通过主关节右轴承（34）、主关节左轴承（35）连接到对称设置的第一前立板（41）和第二前立板（42）上，通过相应的肌群牵引线驱动输入轮和输出轮。3.根据权利要求2所述的人工肌肉驱动且结构解耦的机器人关节，其特征在于所述主关节驱动输出轮（33）两侧分别设有第一凹槽（331）、第一凹槽凸缘（332）及第二凹槽（333）、第二凹槽凸缘（334）；主关节顺时针驱动输入轮（31）和主关节逆时针驱动输入轮（32）结构尺寸相同，主关节顺时针驱动输入轮（31）一侧设有第一凸台（313）和第一凸台凸缘（312），主关节逆时针驱动输入轮（32）一侧设有第二凸台（323）和第二凸台凸缘（322），每个凸台凸缘与凹槽凸缘对应配合，主关节顺时针驱动输入轮（31）与主关节驱动输出轮（33）间形成间歇传动，主关节顺时针驱动输入轮（31）上设有第一卡槽（311），主关节逆时针驱动输入轮（32）上设有第二卡槽（321），第一卡槽（311）、第二卡槽（321）与第一肌群牵引线（301）、第二肌群牵引线（302）对应匹配，卡槽用于引导和约束对应的肌群牵引线。4.根据权利要求1所述的人工肌肉驱动且结构解耦的机器人关节，其特征在于第一副关节滑轮组（1）和第二副关节滑轮组（2）结构相同，第一副关节滑轮组（1）包括副关节轴（10）、第一副关节驱动输入轮（121）、第二副关节驱动输入轮（122）、第三副关节驱动输入轮（123）、副关节驱动输出轮（124）及与关节驱动输入轮对应配合的第一轴上锁紧推块（111）、第二轴上锁紧推块（112）及第三轴上锁紧推块（113），第一副关节驱动输入轮（121）、第二副关节驱动输入轮（122）、第三副关节驱动输入轮（123）分别通过第一输入轮轴承（135）、第二输入轮轴承（134）及第三输入轮轴承（133）安装在副关节轴（10）上，轴上锁紧推块及副关节驱动输出轮（124）通