CN105563497A - 一种仿人机器人身体与头部机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿人机器人身体与头部机构，本发明提供的仿人机器人身体与头部机构，通过步进电机与相啮合的齿轮机构完成眼睛的上下转动，通过步进电机与曲柄机构完成头部的俯仰运动，通过伺服电机和联轴机构完成身体的转动，具有转动幅度大、精度高、动作敏捷的特点，能够适应多种独立状态所需的动作。相对其它的机械人装置，本发明使各个运动关节通过电机的力矩与各活动关节紧密配合来实现，达到体积小，精度高，动作更加敏捷，寿命长，满足旋转式机械人；解决了机械人的灵活度低、精度差、生产成本高等问题。

Description

一种仿人机器人身体与头部机构
技术领域
本发明涉及一种仿人机器人身体与头部机构，属于机械人领域。
背景技术
目前，现有的机械人身体与头部装置，不仅体积大、灵活度低、寿命短、精度差，而且身体也不能实现相对的转动，只能在身体的肩部使电机带动手臂的上下摆动，头部也是很少有实现转动。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种仿人机器人身体与头部机构，通过电机直接连接上部身体结构实现机械人身体的大幅度运转，通过曲柄连杆机构实现机器人头部的俯仰点头运动、通过齿轮机构实现机器人眼部结构的上下摆动，使机器人更加拟人化和美观。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种仿人机器人身体与头部机构，包括头部部分和身体部分；
所述头部部分包括头部框架、颈部框架、头部大法兰和视觉机构；
头部框架包括左右两个头部侧立板和上中下三个连接轴，左右两个头部侧立板设置在三个连接轴的左右两侧，上部连接轴与头部侧立板上部固定连接，中部连接轴与头部侧立板中部轴承连接，下部连接轴与头部侧立板下部过盈配合；
颈部框架包括左右两个颈部侧立板和颈部连接轴，左右两个颈部侧立板设置在颈部连接轴的左右两侧，颈部连接轴与颈部侧立板下部固定连接；下部连接轴中部与左右两个颈部侧立板中部过盈配合；
头部大法兰与左右两个颈部侧立板底部采用固定连接；
视觉机构包括眼睛杆、大齿轮、小齿轮和第一步进电机，第一步进电机的输出轴与小齿轮过盈配合，小齿轮和大齿轮相互啮合，大齿轮与眼睛杆过盈配合，眼睛杆与中部连接轴过盈配合；第一步进电机的机座通过小法兰固定在左边的颈部侧立板上部，第一步进电机的输出轴与左右两个颈部侧立板轴承连接；
所述身体部分包括胸部框架、底部框架、头部俯仰驱动机构和身体转动驱动机构；
胸部框架包括左右两个胸部侧立板、上部肩板、下部支撑轴和腰部支撑座，左右两个胸部侧立板设置在上部肩板和下部支撑轴的左右两侧，上部肩板与胸部侧立板上部通过三角铁固定连接，下部支撑轴与胸部侧立板下部过盈配合，下部支撑轴中部与腰部支撑座上部过盈配合，腰部支撑座底部与腰部圆盘固定连接；
底部框架包括底部圆盘和底座，底部圆盘通过支撑柱固定在底座上方，底部圆盘与腰部圆盘通过平面轴承连接，底部圆盘中部设置有通孔；
头部俯仰驱动机构包括颈部圆盘、曲柄机构和第二步进电机，上部肩板中心设置有通孔，颈部圆盘位于上部肩板中心的通孔位置，曲柄机构包括圆盘和连板；第二步进电机的机座通过电机垫板固定在腰部支撑座上，第二步进电机的输出轴与圆盘固定连接，连板的一端与圆盘偏心铰接且铰接轴与圆盘轴线平行，连板的另一端与颈部圆盘偏心铰接且铰接轴与颈部圆盘轴线垂直；在颈部圆盘上设置有圆轴角铁，在上部肩板上设置有圆角铁，中心轴穿过圆轴角铁，中心轴的两端套在圆角铁内；
身体转动驱动机构包括伺服电机和联轴机构，伺服电机的机座固定在底座上，联轴机构穿过底部圆盘中部的通孔，伺服电机的输出轴通过联轴机构与腰部圆盘连接；
头部大法兰与颈部圆盘固定连接。
有益效果：本发明提供的仿人机器人身体与头部机构，通过步进电机与相啮合的齿轮机构完成眼睛的上下转动，通过步进电机与曲柄机构完成头部的俯仰运动，通过伺服电机和联轴机构完成身体的转动，具有转动幅度大、精度高、动作敏捷的特点，能够适应多种独立状态所需的动作。相对其它的机械人装置，本发明使各个运动关节通过电机的力矩与各活动关节紧密配合来实现，达到体积小，精度高，动作更加敏捷，寿命长，满足旋转式机械人；解决了机械人的灵活度低、精度差、生产成本高等问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为头部部分的结构示意图；
图3为身体部分的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种仿人机器人身体与头部机构，包括头部部分1和身体部分。
如图2所示，所述头部部分1包括头部框架、颈部框架、头部大法兰107和视觉机构。
头部框架包括左右两个头部侧立板102和上中下三个连接轴，左右两个头部侧立板102设置在三个连接轴的左右两侧，上部连接轴101与头部侧立板102上部固定连接，中部连接轴103与头部侧立板102中部轴承连接，下部连接轴106与头部侧立板102下部过盈配合。
颈部框架包括左右两个颈部侧立板105和颈部连接轴108，左右两个颈部侧立板105设置在颈部连接轴108的左右两侧，颈部连接轴108与颈部侧立板105下部固定连接；下部连接轴106中部与左右两个颈部侧立板105中部过盈配合。
头部大法兰107与左右两个颈部侧立板105底部采用固定连接。
视觉机构包括眼睛杆104、大齿轮113、小齿轮112和第一步进电机，第一步进电机的输出轴111与小齿轮过盈配合，小齿轮112和大齿轮113相互啮合，大齿轮113与眼睛杆104过盈配合，眼睛杆104与中部连接轴103过盈配合；第一步进电机的机座110通过小法兰109固定在左边的颈部侧立板105上部，第一步进电机的输出轴111与左右两个颈部侧立板105轴承连接。
如图3所示，所述身体部分2包括胸部框架、底部框架、头部俯仰驱动机构和身体转动驱动机构。
胸部框架包括左右两个胸部侧立板204、上部肩板202、下部支撑轴205和腰部支撑座206，左右两个胸部侧立板204设置在上部肩板202和下部支撑轴205的左右两侧，上部肩板202与胸部侧立板204上部通过三角铁203固定连接，下部支撑轴205与胸部侧立板204下部过盈配合，下部支撑轴205中部与腰部支撑座206上部过盈配合，腰部支撑座206底部与腰部圆盘207固定连接。
底部框架包括底部圆盘214和底座210，底部圆盘214通过支撑柱209固定在底座210上方，底部圆盘214与腰部圆盘207通过平面轴承连接，底部圆盘214中部设置有通孔。
头部俯仰驱动机构包括颈部圆盘201、曲柄机构和第二步进电机216，上部肩板202中心设置有通孔，颈部圆盘201位于上部肩板202中心的通孔位置，曲柄机构包括圆盘217和连板218；第二步进电机216的机座通过电机垫板215固定在腰部支撑座206上，第二步进电机216的输出轴与圆盘217固定连接，连板218的一端与圆盘217偏心铰接且铰接轴与圆盘217轴线平行，连板218的另一端与颈部圆盘201偏心铰接且铰接轴与颈部圆盘201轴线垂直；在颈部圆盘201上设置有圆轴角铁220，在上部肩板202上设置有圆角铁219，中心轴穿过圆轴角铁220，中心轴的两端套在圆角铁219内。
身体转动驱动机构包括伺服电机211和联轴机构212，伺服电机211的机座固定在底座210上，联轴机构212穿过底部圆盘214中部的通孔，伺服电机211的输出轴通过联轴机构212与腰部圆盘207连接。
头部大法兰107与颈部圆盘201固定连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种仿人机器人身体与头部机构，其特征在于：包括头部部分(1)，所述头部部分(1)包括头部框架、颈部框架、头部大法兰(107)和视觉机构；
头部框架包括左右两个头部侧立板(102)和上中下三个连接轴，左右两个头部侧立板(102)设置在三个连接轴的左右两侧，上部连接轴(101)与头部侧立板(102)上部固定连接，中部连接轴(103)与头部侧立板(102)中部轴承连接，下部连接轴(106)与头部侧立板(102)下部过盈配合；
颈部框架包括左右两个颈部侧立板(105)和颈部连接轴(108)，左右两个颈部侧立板(105)设置在颈部连接轴(108)的左右两侧，颈部连接轴(108)与颈部侧立板(105)下部固定连接；下部连接轴(106)中部与左右两个颈部侧立板(105)中部过盈配合；
头部大法兰(107)与左右两个颈部侧立板(105)底部采用固定连接；
视觉机构包括眼睛杆(104)、大齿轮(113)、小齿轮(112)和第一步进电机，第一步进电机的输出轴(111)与小齿轮过盈配合，小齿轮(112)和大齿轮(113)相互啮合，大齿轮(113)与眼睛杆(104)过盈配合，眼睛杆(104)与中部连接轴(103)过盈配合；第一步进电机的机座(110)通过小法兰(109)固定在左边的颈部侧立板(105)上部，第一步进电机的输出轴(111)与左右两个颈部侧立板(105)轴承连接。
2.根据权利要求1所述的仿人机器人身体与头部机构，其特征在于：还包括身体部分，所述身体部分(2)包括胸部框架、底部框架、头部俯仰驱动机构和身体转动驱动机构；
胸部框架包括左右两个胸部侧立板(204)、上部肩板(202)、下部支撑轴(205)和腰部支撑座(206)，左右两个胸部侧立板(204)设置在上部肩板(202)和下部支撑轴(205)的左右两侧，上部肩板(202)与胸部侧立板(204)上部通过三角铁(203)固定连接，下部支撑轴(205)与胸部侧立板(204)下部过盈配合，下部支撑轴(205)中部与腰部支撑座(206)上部过盈配合，腰部支撑座(206)底部与腰部圆盘(207)固定连接；
底部框架包括底部圆盘(214)和底座(210)，底部圆盘(214)通过支撑柱(209)固定在底座(210)上方，底部圆盘(214)与腰部圆盘(207)通过平面轴承连接，底部圆盘(214)中部设置有通孔；
头部俯仰驱动机构包括颈部圆盘(201)、曲柄机构和第二步进电机(216)，上部肩板(202)中心设置有通孔，颈部圆盘(201)位于上部肩板(202)中心的通孔位置，曲柄机构包括圆盘(217)和连板(218)；第二步进电机(216)的机座通过电机垫板(215)固定在腰部支撑座(206)上，第二步进电机(216)的输出轴与圆盘(217)固定连接，连板(218)的一端与圆盘(217)偏心铰接且铰接轴与圆盘(217)轴线平行，连板(218)的另一端与颈部圆盘(201)偏心铰接且铰接轴与颈部圆盘(201)轴线垂直；在颈部圆盘(201)上设置有圆轴角铁(220)，在上部肩板(202)上设置有圆角铁(219)，中心轴穿过圆轴角铁(220)，中心轴的两端套在圆角铁(219)内；
身体转动驱动机构包括伺服电机(211)和联轴机构(212)，伺服电机(211)的机座固定在底座(210)上，联轴机构(212)穿过底部圆盘(214)中部的通孔，伺服电机(211)的输出轴通过联轴机构(212)与腰部圆盘(207)连接；
头部大法兰(107)与颈部圆盘(201)固定连接。
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