專利名稱：一種混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種關(guān)節(jié)型機器人類，更具體地說，它涉及一種用于高度非結(jié)構(gòu)化環(huán)境作業(yè)的由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和連續(xù)關(guān)節(jié)構(gòu)成的新型混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)機器人在諸如航空航天、軍事、醫(yī)療、服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，其面臨的作業(yè)環(huán)境愈加復(fù)雜和高度非結(jié)構(gòu)化。如飛行器翼肋隔艙狹小環(huán)境內(nèi)的鉆孔作業(yè)、核電站反應(yīng)堆冷卻管路的檢修作業(yè)、越過視野障礙對軍事目標(biāo)的偵查作業(yè)、地震現(xiàn)場被困人員的搜救以及病人消化道等器官的微創(chuàng)手術(shù)等。申請?zhí)枮?2145863.4，名稱為多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人等公開文件中雖然有多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人的報道，但不能滿足上述作業(yè)環(huán)境的需要，已成為上述應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)機器人發(fā)展的一個技術(shù)瓶頸，迫切需要研制具有新型運動形式的關(guān)節(jié)型機器人用于該問題的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)的工業(yè)機器人不能用于高度非結(jié)構(gòu)化空間作業(yè)的問題，提供一種由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和連續(xù)型關(guān)節(jié)混合構(gòu)成的機器人機構(gòu)，進一步提升傳統(tǒng)工業(yè)機器人的運動范圍、靈活性，增加工業(yè)機器人對工作空間狹小和非結(jié)構(gòu)化的適應(yīng)性。一種混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，具有基座、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、連續(xù)型關(guān)節(jié)、電機、減速機，其特征在于:安裝在基座上的第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)串聯(lián)形式連接，第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和所述第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)分別具有一個旋轉(zhuǎn)自由度，第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)分別具有兩個彎曲自由度，混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人具有6個自由度。上述的第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機、減速機構(gòu)成，電機的輸出軸與減速機的輸入軸連接、電機通過減速機輸出旋轉(zhuǎn)運動。上述的第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機、減速機構(gòu)成，減速機安裝在連接角鐵上，電機的輸出軸與減速機的輸入軸連接，電機通過減速機輸出旋轉(zhuǎn)運動。上述的第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的連接角鐵與第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機的輸出軸連接。上述的第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)分別由3根氣管構(gòu)成。上述第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)氣管一端與T型連接件的底面均布連接，另一端與圓盤型連接件I均布連接。上述第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)的氣管一端與圓盤型連接件I均布連接，另一端與圓盤型連接件II均布連接。上述的T型連接件與第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機的輸出軸連接。本發(fā)明提出一種由離散和連續(xù)型關(guān)節(jié)混合構(gòu)成的機器人機構(gòu)，與現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機器人技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明提出一種由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和連續(xù)關(guān)節(jié)混合構(gòu)成的6自由度連續(xù)型機器人機構(gòu)，有效拓展了傳統(tǒng)工業(yè)機器人的運動空間、靈活性和負(fù)荷能力；2、本發(fā)明提出的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人對非結(jié)構(gòu)化作業(yè)空間適應(yīng)性強，能廣泛應(yīng)用于災(zāi)難搜救、非結(jié)構(gòu)化工業(yè)環(huán)境作業(yè)、軍事偵察機器人等領(lǐng)域。


圖1和圖2為本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3連續(xù)型關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和動作示意圖。1、基座；2、第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的電機；3、第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機；4、第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的的減速機的輸出軸5、連接角鐵；6、第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的電機；7、第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機；8、第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機的輸出軸；9、T型連接件；10、第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)；11、圓盤型連接件I ; 12、第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)；13、圓盤型連接件II
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作更詳盡的說明。圖1和圖2為混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人的結(jié)構(gòu)示意圖，機器人由安裝在基座I上的4個關(guān)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成，4個關(guān)節(jié)包括2個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和2個連續(xù)型關(guān)節(jié)，連接次序為第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)10、第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)12。第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機2、減速機3構(gòu)成，第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機6、減速機7構(gòu)成，其中電機2和電機6作為驅(qū)動部件，電機2和電機6分別通過減速機3和減速機7輸出旋轉(zhuǎn)運動，帶動下一級相鄰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)10和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)12分別由3段氣管構(gòu)成，3段氣管作為連續(xù)型關(guān)節(jié)的驅(qū)動元件，第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)的氣管一端與T型連接件9的底面均布連接，另一端與圓盤型連接件I 11均布連接。第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)12的氣管二端分別與圓盤型連接件I 11和圓盤型連接件II 13均布連接。T型連接件9與第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機的輸出軸8連接。連續(xù)型關(guān)節(jié)構(gòu)成和動作示意如圖3所示。對于每個連續(xù)型關(guān)節(jié)，當(dāng)3根氣管中的氣壓相等時，連續(xù)型關(guān)節(jié)不產(chǎn)生運動，如圖3中左邊的圖片所示。當(dāng)氣管中的兩根氣管的氣壓大于另外一根氣管中的氣壓時，連續(xù)型關(guān)節(jié)將向氣壓小的那側(cè)氣管發(fā)生彎曲運動，如圖3中右邊的圖片所示。選擇其中兩根氣管作為彎曲方向，調(diào)節(jié)該彎曲方向的氣管的氣壓小于另外兩根氣管的氣壓，從而實現(xiàn)兩個方向上的彎曲運動。具體運動過程如下:對于運動空間的某一點，首先驅(qū)動第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的電機2轉(zhuǎn)動，第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機的輸出軸4帶動第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)過一定角度，然后驅(qū)動第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的電機6轉(zhuǎn)動，第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機的輸出軸8帶動第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)10轉(zhuǎn)過一定角度。調(diào)節(jié)第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)10的3根氣管的氣壓,使得第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)10產(chǎn)生側(cè)向彎曲，調(diào)節(jié)第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)12的3根氣管的氣壓，使得連接在第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)10末端的第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)12產(chǎn)生側(cè)向彎曲，從而第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)12的末端到達作業(yè)空間的某一點。在實際應(yīng)用中，在第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)12的末端安裝夾持器，通過驅(qū)動各個關(guān)節(jié)運動，使得機器人到達空間中的某一點，實現(xiàn)對該點物體的抓取。顯然，本發(fā)明的上述具體實施方式
僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以容易的做出其它形式上的變化或者替代，而這些改變或者替代也將包含在本發(fā)明確定的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，具有基座(I)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、連續(xù)型關(guān)節(jié)、電機、減速機，其特征在于:安裝在基座(I)上的第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)(10)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)(12)串聯(lián)形式連接，第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和所述第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)分別具有一個旋轉(zhuǎn)自由度，第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)(10)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)(12)分別具有兩個彎曲自由度，混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人具有6個自由度。
2.如權(quán)利要求1所述的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，其特征在于:所述的第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機⑵、減速機⑶構(gòu)成，電機⑵的輸出軸與減速機⑶的輸入軸連接、電機⑵通過減速機(3)輸出旋轉(zhuǎn)運動。
3.如權(quán)利要求1所述的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，其特征在于:所述的第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機(6)、減速機(7)構(gòu)成，減速機(7)安裝在連接角鐵(5)上，電機(6)的輸出軸與減速機(7)的輸入軸連接，電機(6)通過減速機(7)輸出旋轉(zhuǎn)運動。
4.如權(quán)利要求3所述的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，其特征在于:所述的第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的連接角鐵(5)與第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機(3)的輸出軸(4)連接。
5.如權(quán)利要求1所述的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，其特征在于:所述的第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)(10)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)(12)分別由3根氣管構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，其特征在于:所述第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)(10)氣管一端與T型連接件(9)的底面均布連接，另一端與圓盤型連接件I (11)均布連接。
7.權(quán)利要求5所述的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，其特征在于:所述第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)(12)的氣管一端與圓盤型連接件I (11)均布連接，另一端與圓盤型連接件II (13)均布連接。
8.如權(quán)利要求6或7所述的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，其特征在于:所述的T型連接件(9)與第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速機(7)的輸出軸(8)連接。
全文摘要
一種混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人，具有基座(1)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、連續(xù)型關(guān)節(jié)、電機、減速機，其特征在于安裝在基座(1)上的第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)(10)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)(12)串聯(lián)形式連接，第一級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和所述第二級旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)分別具有一個旋轉(zhuǎn)自由度，第一級連續(xù)型關(guān)節(jié)(10)和第二級連續(xù)型關(guān)節(jié)(12)分別具有兩個彎曲自由度，混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人具有6個自由度。本發(fā)明提出的混合關(guān)節(jié)連續(xù)型機器人對非結(jié)構(gòu)化作業(yè)空間適應(yīng)性強，能廣泛應(yīng)用于災(zāi)難搜救、非結(jié)構(gòu)化工業(yè)環(huán)境作業(yè)等領(lǐng)域。
文檔編號B25J9/06GK103144103SQ20111040102
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者趙江海, 宋小波, 葉曉東, 徐林森, 章小建, 魏鮮明, 馮寶林 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院