一种并联式三自由度人形机器人关节

专利主权项内容

1.一种并联式三自由度人形机器人关节，其特征在于：包括：第一传动系统、第二传动系统、第三传动系统、第四传动系统、辅助传动系统、L型支架，所述L型支架上有配合孔，所述第一传动系统、第四传动系统和辅助传动系统与L型支架连接，所述第二传动系统与第一传动系统连接，所述第三传动系统与第二传动系统连接；第一传动系统带动第二传动系统和第三传动系统一同侧摆运动，第二传动系统带动第三传动系统一同自转，第三传动系统做正摆运动，而第四传动系统带动整体结构一同转动，并且由辅助系统实现第一传动系统和第四传动系统的切换；所述第一传动系统包括第一电机、摆动盘、摆动轴销、第一主动圆柱齿轮、第一从动圆柱齿轮、大蜗杆、大蜗轮、大蜗杆镶套、大蜗轮周向镶套、大蜗轮端面镶套、蜗轮端盖，第一电机通过螺钉与摆动盘固连，摆动盘则通过摆动轴销与L型支架连接，通过紧定螺钉将摆动轴销与L型支架固连，轴和孔采用间隙配合，摆动盘则绕着摆动轴销来回摆动；第一主动圆柱齿轮经键连接在第一电机的轴上，采用小过盈配合使其轴向固定，并且与第一从动圆柱齿轮啮合；大蜗杆带键槽轴端依次从L型支架的三个大蜗杆配合孔中穿过，并按照装配顺序在轴孔间隙中压入三个大蜗杆镶套；大蜗杆带键槽轴端与第一从动圆柱齿轮经键相连，并对大蜗杆轴端进行铆压使齿轮轴向定位，大蜗杆另一端轴端带有外螺纹，配以锁紧螺母调整至合适位置，使其轴向定位；所述大蜗轮安放在L型支架的蜗轮配合孔中，并与大蜗杆啮合实现关节的侧摆运动，配合孔中事先压入大蜗轮周向镶套；大蜗轮外端面装上大蜗轮端面镶套，并将蜗轮端盖经螺钉固连在大蜗轮外端面以作定位用，大蜗轮内端面装上大蜗轮端面镶套，并通过螺钉和第二传动系统的连接架固连，并通过定位销和大蜗轮的定位凸台定位；所述第二传动系统为平面轴承式结构，包括第二电机、连接架、第二主动圆柱齿轮、齿轮挡板、钢珠、浮动滑块、弹簧、齿轮法兰，所述连接架上有3个沿圆弧分布的通孔贯穿连接架的上下端面，圆弧的圆心为转动中心，并且每个孔两端都有定位沉头孔；连接架通过螺钉与第一传动系统的大蜗轮固定连接，并通过定位销和大蜗轮凸台定位；第二电机输出轴朝下放置，并放入连接架上的电机安装槽中，通过螺钉固定，其输出轴上有定位轴肩，轴端面有内螺纹孔；第二主动圆柱齿轮经键与第二电机输出轴相连，并由轴上的定位轴肩和齿轮挡板轴向定位，齿轮挡板则通过螺钉紧固于电机轴端面；浮动滑块通过连接架通孔的上下端面装入其中，由定位沉头孔定位，并且每一对浮动滑块之间都设有弹簧；钢珠按顺序依次装到浮动滑块的球窝中，齿轮法兰通过两端的滚道与钢珠接触滚动，齿轮法兰的底端带有齿轮，与第二主动圆柱齿轮啮合实现关节的自转运动，并且齿轮法兰通过其外圆上的梅花型通孔与第三传动系统连接，所述弹簧处于压缩状态，通过预紧力将两端浮动滑块向外撑开，以支承齿轮法兰、第三传动系统以及后续结构的重量；所述第三传动系统为蜗轮蜗杆减速器，包括第三电机、底板、箱体、减速器圆柱齿轮、蜗杆齿轮、减速器蜗轮、齿轮镶套、蜗轮凸台镶套、箱盖、梅花轴；箱体底部有凹槽来安放减速器圆柱齿轮和蜗杆齿轮的齿轮部分，上部分为两边支承中间镂空的结构，用来安放减速器蜗轮，底部凹槽处有中心孔和偏置孔直至上部分镂空处；箱体的中心孔与偏置孔均装入齿轮镶套，减速器圆柱齿轮带有D型孔，安放在箱体底部中心孔位置，蜗杆齿轮的蜗杆部分穿过箱体偏置孔和齿轮镶套，直至其齿轮部分到底部偏置孔处，并与减速器圆柱齿轮啮合；底板的中心孔与偏置孔亦装入齿轮镶套，通过螺钉与箱体底部固连，蜗杆齿轮下轴端穿入底板偏置孔；减速器圆柱齿轮和蜗杆齿轮齿部分上下端面均与齿轮镶套接触，第三电机通过螺钉与底板固连，其输出轴为D型轴，通过底板中心孔穿过减速器圆柱齿轮的D型孔，再穿入箱体中心孔和齿轮镶套；减速器蜗轮加工有梅花型通孔并且两端带有凸台，将蜗轮凸台镶套套在凸台上，并放在箱体上部分两边支承的半圆孔上，使得减速器蜗轮与蜗杆齿轮的蜗杆部分啮合实现关节正摆运动；箱盖同样带有半圆孔，通过螺钉与箱体顶部固连；将装配完成的部分由第二传动系统的齿轮法兰的开口部分塞入，将梅花轴由齿轮法兰的梅花型通孔中穿入，并穿过减速器蜗轮的梅花型通孔，从齿轮法兰另一边的梅花型通孔穿出，并在两边装上轴用弹性挡圈来轴向固定，由于梅花轴与减速器蜗轮以及第二传动系统的齿轮法兰固连，则第三传动系统中减速器蜗轮不动，蜗杆齿轮自转并带动其余部分沿减速器蜗轮公转，实现正摆运动；所述第四传动系统包括第一电机、摆动盘、摆动轴销、第一主动圆柱齿轮、第二从动圆柱齿轮、小蜗杆、小蜗杆镶套、小蜗轮、小蜗轮镶套、固定轴镶套、固定轴，第四传动系统与第一传动系统共用第一电机、摆动盘、摆动轴销及第一主动圆柱齿轮，第一电机通过螺钉与摆动盘固连，摆动盘则通过摆动轴销与L型支架连接，通过紧定螺钉将摆动轴销与L型支架固连，轴和孔采用间隙配合，摆动盘绕着摆动轴销来回摆动；第一主动圆柱齿轮经键连接在第一电机的轴上，采用小过盈配合使其轴向固定，并且与第二从动圆柱齿轮啮合；小蜗杆带键槽轴端依次从L型支架的两个小蜗杆配合孔中穿过，并按照装配顺序在轴孔间隙中压入两个小蜗杆镶套。