[发明专利]基于柔性机构的复合虎克铰

说明书

本发明提供了一种基于柔性机构的复合虎克铰，包括若干通过螺钉紧固于复合虎克铰基座上的若干回转中心重合的虎克铰；所述的虎克铰包括上梯形结构和下梯形结构，上梯形下底与下梯形上底通过螺钉正交紧固。本发明通过两个正交的等腰梯形结构实现传动并消除间隙，且易于实现复合虎克铰，原理明了、结构简单、装配方便、成本低廉、传动精度高，特别适用于小行程高精度并联机器人的传动和定位。

技术领域

本发明涉及精密机构与精密机械领域，具体是一种基于柔性机构的复合虎克铰,尤其适用于精密并联机器人系统的传动和定位机构。

背景技术

虎克铰，又称Cardan铰链、万向铰链或万向联轴节，常用于运动的两轴之间的运动和力的传递。传统虎克铰结构通常由十字轴和两个垂直的铰链座组成，十字轴的四端安装滚动轴承；虎克铰的回转中心位于十字轴中心。在机器人机构学研究中，由于其简单的结构及具有两个转动自由度的特点，虎克铰成为常用的基本铰链。目前精密机械领域，特别是多自由度精密并联机器人，需要精度高、无间隙、无摩擦、结构紧凑的虎克铰，且往往需要采用复合虎克铰，即多个虎克铰集成在一起且具有共同回转中心。现有的多种虎克铰，其结构上大多有一个十字轴或类似于十字的支撑轴，一般均采用轴承传动和螺纹配合，不能消除传动中的间隙问题；另外，结构较大零件较多，加工工艺要求特殊，导致虎克铰成本较高精度较低；又因传统虎克铰回转中心位于十字轴中心，无法实现具有共同互转中心的复合虎克铰，因此，不适于高精度并联机器人的特殊应用需求。

发明内容

本发明为了解决现有技术所存在的工艺性较差，结构尺寸较大、特别是传动精度低和不能实现复合虎克铰的问题，提供了一种基于柔性机构的复合虎克铰，通过两个正交的等腰梯形结构实现传动并消除间隙，且易于实现复合虎克铰，原理明了、结构简单、装配方便、成本低廉、传动精度高，特别适用于小行程高精度并联机器人的传动和定位。

本发明包括若干通过螺钉紧固于复合虎克铰基座上的若干回转中心重合的虎克铰；所述的虎克铰包括上梯形结构和下梯形结构，上梯形下底与下梯形上底通过螺钉正交紧固。

所述的上梯形结构包括上梯形上底和上梯形下底，在左侧，螺钉通过上梯形左钢片上压板将上梯形左钢片的上端紧固于上梯形上底的左端，螺钉通过上梯形左钢片下压板将上梯形左钢片的下端紧固于上梯形下底的左端，在右侧，螺钉通过上梯形右钢片上压板将上梯形右钢片的上端紧固于上梯形上底的右端，螺钉通过上梯形右钢片下压板将上梯形右钢片的下端紧固于上梯形下底的右端。

所述的下梯形结构包括下梯形上底和下梯形下底，在左侧，螺钉通过下梯形左钢片上压板将下梯形左钢片的上端紧固于下梯形上底的左端，螺钉通过下梯形左钢片下压板将下梯形左钢片的下端紧固于下梯形下底的左端，在右侧，螺钉通过下梯形右钢片上压板将下梯形右钢片的上端紧固于下梯形上底的右端，螺钉通过下梯形右钢片下压板将下梯形右钢片的下端紧固于下梯形下底的右端。

本发明有益效果在于：

1、本发明采用柔性钢片机构和分体式结构，原理简洁明了、结构简单紧凑、装配方便、成本低廉，具有无间隙、无摩擦、高精度、高刚度、免维护等优点，特别适用于小行程高精度并联机器人的传动和定位。

2、本发明基于柔性机构的虎克铰具有回转中心在其机构本体之外的特点，为设计拥有共同回转中心的复合虎克铰提供了方便，非常适用于多自由度并联机器人中几根驱动杆拥有同一个回转中心的结构。

附图说明

图1 等腰梯形机构原理图。

图2 基于柔性薄钢片机构的虎克铰上部小等腰梯形单元铰链。

图3 基于柔性薄钢片机构的虎克铰下部大等腰梯形单元铰链。

图4 基于柔性薄钢片机构的虎克铰正视图。

图5基于柔性薄钢片机构的虎克铰侧视图。