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1、(10)申请公布号 CN 103144103 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103144103 A *CN103144103A* (21)申请号 201110401021.0 (22)申请日 2011.12.06 B25J 9/06(2006.01) (71)申请人 中国科学院合肥物质科学研究院 地址 230031 安徽省合肥市蜀山湖路 350 号 (72)发明人 赵江海 宋小波 叶晓东 徐林森 章小建 魏鲜明 冯宝林 (74)专利代理机构 常州佰业腾飞专利代理事务 所 ( 普通合伙 ) 32231 代理人 朱小杰 (54) 发明名称 一种混合关节连续型机器人 (57) 。
2、摘要 一种混合关节连续型机器人， 具有基座 (1)、 旋转关节、 连续型关节、 电机、 减速机， 其特征在 于 ： 安装在基座 (1) 上的第一级旋转关节、 第二级 旋转关节、 第一级连续型关节 (10) 和第二级连续 型关节 (12) 串联形式连接， 第一级旋转关节和所 述第二级旋转关节分别具有一个旋转自由度， 第 一级连续型关节 (10) 和第二级连续型关节 (12) 分别具有两个弯曲自由度， 混合关节连续型机器 人具有 6 个自由度。本发明提出的混合关节连续 型机器人对非结构化作业空间适应性强， 能广泛 应用于灾难搜救、 非结构化工业环境作业等领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 。
3、1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103144103 A CN 103144103 A *CN103144103A* 1/1 页 2 1. 一种混合关节连续型机器人， 具有基座 (1)、 旋转关节、 连续型关节、 电机、 减速机， 其特征在于 ： 安装在基座 (1) 上的第一级旋转关节、 第二级旋转关节、 第一级连续型关节 (10) 和第二级连续型关节 (12) 串联形式连接， 第一级旋转关节和所述第二级旋转关节分 别具有一个旋转自由度， 第一级连续型关节 (10) 。
4、和第二级连续型关节 (12) 分别具有两个 弯曲自由度， 混合关节连续型机器人具有 6 个自由度。 2. 如权利要求 1 所述的混合关节连续型机器人， 其特征在于 ： 所述的第一级旋转关节 由电机(2)、 减速机(3)构成， 电机(2)的输出轴与减速机(3)的输入轴连接、 电机(2)通过 减速机 (3) 输出旋转运动。 3. 如权利要求 1 所述的混合关节连续型机器人， 其特征在于 ： 所述的第二级旋转关节 由电机(6)、 减速机(7)构成， 减速机(7)安装在连接角铁(5)上， 电机(6)的输出轴与减速 机 (7) 的输入轴连接， 电机 (6) 通过减速机 (7) 输出旋转运动。 4. 如权。
5、利要求 3 所述的混合关节连续型机器人， 其特征在于 ： 所述的第二级旋转关节 的连接角铁 (5) 与第一级旋转关节的减速机 (3) 的输出轴 (4) 连接。 5. 如权利要求 1 所述的混合关节连续型机器人， 其特征在于 ： 所述的第一级连续型关 节 (10) 和第二级连续型关节 (12) 分别由 3 根气管构成。 6. 如权利要求 5 所述的混合关节连续型机器人， 其特征在于 ： 所述第一级连续型关节 (10) 气管一端与 T 型连接件 (9) 的底面均布连接， 另一端与圆盘型连接件 (11) 均布连 接。 7. 权利要求 5 所述的混合关节连续型机器人， 其特征在于 ： 所述第二级连续型。
6、关节 (12) 的气管一端与圆盘型连接件 (11) 均布连接， 另一端与圆盘型连接件 (13) 均布连 接。 8. 如权利要求 6 或 7 所述的混合关节连续型机器人， 其特征在于 ： 所述的 T 型连接件 (9) 与第二级旋转关节的减速机 (7) 的输出轴 (8) 连接。 权 利 要 求 书 CN 103144103 A 2 1/3 页 3 一种混合关节连续型机器人 技术领域 0001 本发明涉及一种关节型机器人类， 更具体地说， 它涉及一种用于高度非结构化环 境作业的由旋转关节和连续关节构成的新型混合关节连续型机器人。 背景技术 0002 随着工业机器人在诸如航空航天、 军事、 医疗、 服。
7、务等领域的应用日趋广泛， 其面 临的作业环境愈加复杂和高度非结构化。如飞行器翼肋隔舱狭小环境内的钻孔作业、 核电 站反应堆冷却管路的检修作业、 越过视野障碍对军事目标的侦查作业、 地震现场被困人员 的搜救以及病人消化道等器官的微创手术等。申请号为 02145863.4， 名称为多关节工业机 器人等公开文件中虽然有多关节工业机器人的报道， 但不能满足上述作业环境的需要， 已 成为上述应用领域工业机器人发展的一个技术瓶颈， 迫切需要研制具有新型运动形式的关 节型机器人用于该问题的解决。 发明内容 0003 本发明针对传统的工业机器人不能用于高度非结构化空间作业的问题， 提供一种 由旋转关节和连续型。
8、关节混合构成的机器人机构， 进一步提升传统工业机器人的运动范 围、 灵活性， 增加工业机器人对工作空间狭小和非结构化的适应性。 0004 一种混合关节连续型机器人， 具有基座、 旋转关节、 连续型关节、 电机、 减速机， 其 特征在于 ： 安装在基座上的第一级旋转关节、 第二级旋转关节、 第一级连续型关节和第二级 连续型关节串联形式连接， 第一级旋转关节和所述第二级旋转关节分别具有一个旋转自由 度， 第一级连续型关节和第二级连续型关节分别具有两个弯曲自由度， 混合关节连续型机 器人具有 6 个自由度。 0005 上述的第一级旋转关节由电机、 减速机构成， 电机的输出轴与减速机的输入轴连 接、 。
9、电机通过减速机输出旋转运动。 0006 上述的第二级旋转关节由电机、 减速机构成， 减速机安装在连接角铁上， 电机的输 出轴与减速机的输入轴连接， 电机通过减速机输出旋转运动。 0007 上述的第二级旋转关节的连接角铁与第一级旋转关节的减速机的输出轴连接。 0008 上述的第一级连续型关节和第二级连续型关节分别由 3 根气管构成。 0009 上述第一级连续型关节气管一端与 T 型连接件的底面均布连接， 另一端与圆盘型 连接件均布连接。 0010 上述第二级连续型关节的气管一端与圆盘型连接件均布连接， 另一端与圆盘型 连接件均布连接。 0011 上述的 T 型连接件与第二级旋转关节的减速机的输出。
10、轴连接。 0012 本发明提出一种由离散和连续型关节混合构成的机器人机构， 与现有关节型机器 人技术相比， 本发明具有以下优点 ： 0013 1、 本发明提出一种由旋转关节和连续关节混合构成的 6 自由度连续型机器人机 说 明 书 CN 103144103 A 3 2/3 页 4 构， 有效拓展了传统工业机器人的运动空间、 灵活性和负荷能力 ； 0014 2、 本发明提出的混合关节连续型机器人对非结构化作业空间适应性强， 能广泛应 用于灾难搜救、 非结构化工业环境作业、 军事侦察机器人等领域。 附图说明 0015 图 1 和图 2 为本发明第一实施例的结构示意图。 0016 图 3 连续型关节。
11、的结构和动作示意图。 0017 1、 基座 ； 2、 第一级旋转关节的电机 ； 3、 第一级旋转关节的减速机 ； 4、 第一级旋转 关节的的减速机的输出轴 5、 连接角铁 ； 6、 第二级旋转关节的电机 ； 7、 第二级旋转关节的减 速机 ； 8、 第二级旋转关节的减速机的输出轴 ； 9、 T 型连接件 ； 10、 第一级连续型关节 ； 11、 圆 盘型连接件 ； 12、 第二级连续型关节 ； 13、 圆盘型连接件 具体实施方式 0018 下面结合附图举例对本发明作更详尽的说明。 0019 图 1 和图 2 为混合关节连续型机器人的结构示意图， 机器人由安装在基座 1 上的 4 个关节串联构成。
12、， 4 个关节包括 2 个旋转关节和 2 个连续型关节， 连接次序为第一级旋转 关节、 第二级旋转关节、 第一级连续型关节 10、 第二级连续型关节 12。第一级旋转关节由电 机 2、 减速机 3 构成， 第二级旋转关节由电机 6、 减速机 7 构成， 其中电机 2 和电机 6 作为驱 动部件， 电机 2 和电机 6 分别通过减速机 3 和减速机 7 输出旋转运动， 带动下一级相邻关节 转动。 0020 第一级连续型关节10和第二级连续型关节12分别由3段气管构成， 3段气管作为 连续型关节的驱动元件， 第一级连续型关节的气管一端与T型连接件9的底面均布连接， 另 一端与圆盘型连接件 11 均。
13、布连接。第二级连续型关节 12 的气管二端分别与圆盘型连接 件 11 和圆盘型连接件 13 均布连接。T 型连接件 9 与第二级旋转关节的减速机的输出 轴 8 连接。 0021 连续型关节构成和动作示意如图 3 所示。对于每个连续型关节， 当 3 根气管中的 气压相等时， 连续型关节不产生运动， 如图 3 中左边的图片所示。当气管中的两根气管的气 压大于另外一根气管中的气压时， 连续型关节将向气压小的那侧气管发生弯曲运动， 如图 3 中右边的图片所示。选择其中两根气管作为弯曲方向， 调节该弯曲方向的气管的气压小于 另外两根气管的气压， 从而实现两个方向上的弯曲运动。 0022 具体运动过程如下。
14、 ： 对于运动空间的某一点， 首先驱动第一级旋转关节的电机 2 转动， 第一级旋转关节的减速机的输出轴 4 带动第二级旋转关节转过一定角度， 然后驱动 第二级旋转关节的电机 6 转动， 第二级旋转关节的减速机的输出轴 8 带动第一级连续型关 节 10 转过一定角度。调节第一级连续型关节 10 的 3 根气管的气压， 使得第一级连续型关 节 10 产生侧向弯曲， 调节第二级连续型关节 12 的 3 根气管的气压， 使得连接在第一级连续 型关节 10 末端的第二级连续型关节 12 产生侧向弯曲， 从而第二级连续型关节 12 的末端到 达作业空间的某一点。在实际应用中， 在第二级连续型关节 12 的。
15、末端安装夹持器， 通过驱 动各个关节运动， 使得机器人到达空间中的某一点， 实现对该点物体的抓取。 0023 显然， 本发明的上述具体实施方式仅是为清楚地说明本发明所作的举例， 而并非 说 明 书 CN 103144103 A 4 3/3 页 5 是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还 可以容易的做出其它形式上的变化或者替代， 而这些改变或者替代也将包含在本发明确定 的保护范围之内。 说 明 书 CN 103144103 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103144103 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103144103 A 7 。