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龙图腾网获悉太仓中科信息技术研究院申请的专利一种机器人颈部机构及其球铰布局优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121670600B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202610201929.3，技术领域涉及：B25J9/00；该发明授权一种机器人颈部机构及其球铰布局优化方法是由叶晓青;朱登明;彭泽;朱正刚设计研发完成，并于2026-02-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种机器人颈部机构及其球铰布局优化方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种机器人颈部机构及其球铰布局优化方法。该机构包括颈部支撑平台、头部支撑平台、位于两平台之间的限位杆组件以及四个沿周向布置的伺服电缸组件，限位杆组件的上下端分别通过第一万向节和第二万向节连接于两平台，用于限定平台间距离并允许四自由度姿态变化。本发明进一步提出球铰布局优化方法，通过姿态变换矩阵计算不同姿态下伺服电缸长度，并结合行程约束确定各自由度的姿态角度边界，再结合装配高度差及空间限制在候选区域内进行三维偏移搜索，以筛选满足约束条件的有效球铰布局。本发明适用于空间受限、电缸行程短的情况下，可显著提升机器人颈部结构的姿态范围与稳定性。

本发明授权一种机器人颈部机构及其球铰布局优化方法在权利要求书中公布了：1.一种机器人颈部机构的球铰布局优化方法,机器人颈部机构包括： 颈部支撑平台100，用于连接机器人躯干； 头部支撑平台200，用于连接机器人头部； 限位杆组件300，限位杆组件300的第一端通过第一万向节310连接于所述颈部支撑平台100，其第二端通过第二万向节320连接于所述头部支撑平台200，用于限定两平台之间的距离； 伺服电缸组件400，沿周向对称布置，每个伺服电缸组件400包括伺服电缸本体401，所述伺服电缸本体401的两端分别通过上球铰210与所述头部支撑平台200连接，通过下球铰110与所述颈部支撑平台100连接; 所述伺服电缸组件400在伸缩时驱动所述限位杆组件300相对于所述颈部支撑平台100绕所述第一万向节310产生颈部俯仰与颈部翻滚，并驱动所述头部支撑平台200相对于所述限位杆组件300绕所述第二万向节320产生头部俯仰与头部翻滚，从而实现机器人头部的四自由度姿态调节； 其特征在于，机器人颈部机构的球铰布局优化方法包括： a.采集机器人颈部、头部姿态旋转参数，以机器人颈部机构中的第一万向节310的球心为原点建立坐标系，将机器人头部支撑平台200在其局部坐标系中的四个上球铰210逐一转换至全局坐标系，通过姿态调整计算颈部支撑平台100上对应的四个下球铰110的全局坐标，获取上球铰和下球铰在姿态变化过程中的全局坐标系； b.建立颈部支撑平台100的姿态变换矩阵以及头部支撑平台200的姿态变换矩阵，所述姿态由颈部翻滚角α1、颈部俯仰角β1、头部翻滚角α2以及头部俯仰角β2四个自由度组成，通过姿态变换根据全局坐标系计算获取不同姿态组合下伺服电缸支链的长度，以此获取姿态变化的运动学模型； c.姿态遍历各范围下伺服电缸支链长度的最小值和最大值，对各姿态下的支链长度进行行程约束校验，获取各自由度行程范围下的姿态边界； d.在颈部支撑平台100与头部支撑平台200的球铰候选区域内生成沿X、Y、Z方向的离散多维偏移点，形成多组球铰布局组合; e.将每组布局组合放入运动学模型进行全部姿态参数的遍历计算，获取满足行程约束的球铰布局组合； f.根据球铰高度差限制及平台空间装配限制对全部布局计算结果进行筛选，结合由伺服电缸行程得到的各自由度极限角度对不同布局的可达姿态范围进行筛选，获得满足要求的有效球铰布局； 头部支撑平台的上球铰在全局坐标系中，第个上球铰210在全局坐标系中的位置为： 其中：是变换后的最终转换到全局坐标系后的上球铰坐标，是头部平台局部坐标， 为上下两万向节之间的固定轴心距离，对应下球铰110全局坐标为，则第条伺服电缸支链的长度满足的距离限制，并且伺服电缸支链的长度满足 的伺服电缸行程限制。

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