CN105666521A - 一种仿人机器人髋关节机构及连接有该机构的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种仿人机器人髋关节机构及连接有该机构的机器人，包括髋关节组件和连接在髋关节组件上的驱动组件，所述髋关节组件包括主支撑件，所述驱动组件包括依次连接的电机、主动带轮、从动带轮和谐波减速器，所述电机固定连接在所述主支撑件上。本发明提供的一种仿人机器人髋关节机构及连接有该机构的机器人，其内部主要支撑件采用一体化结构设计，将电机、谐波减速器的安装件融为一体，减少了整个机构的零件数量，便于安装，降低了安装产生的机械误差，并在主支撑件内部设计了筋板和加强筋，有效的保证的本发明髋关节机构各零件的结构强度和刚度。

Description

一种仿人机器人髋关节机构及连接有该机构的机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种仿人机器人髋关节机构及连接有该机构的机器人。
背景技术
模仿人的形态和行为而设计制造的机器人就是仿人机器人，一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。机器人一般根据不同应用需求被设计成不同形状，如运用于工业的机械臂、轮椅机器人、步行机器人等。而仿人机器人研究集机械，电子，计算机，材料，传感器，控制技术等多门科学于一体，代表着一个国家的高科技发展水平。从机器人技术和人工智能的研究现状来看，要完全实现高智能，高灵活性的仿人机器人还有很长的路要走，而且，人类对自身也没有彻底地了解，这些都限制了仿人机器人的发展。
迄今为止，世界上比较成熟的仿人机器人设计方案中，其双腿结构均具有12个自由度，即单腿具有6个自由度的结构设计形式，而在双腿结构的三个关节(髋关节、膝关节、踝关节)结构中，髋关节因需要具有偏转(Yaw)、俯仰(Pitch)和翻滚(Roll)三个自由度的功能，其结构设计一般较为复杂，加工零件数量多，此外，由于大多数仿人机器人结构设计多采用板类零件拼接的结构形式，其结构强度和刚度也较差。
由此可见，能否针对现有技术中的不足，针对仿人机器人的髋关节机构做进一步改进，以解决上述技术问题。在针对髋关节机构进行简化的基础有效实现髋关节在偏转、俯仰和翻滚的三个自由度运动的功能，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种仿人机器人髋关节机构及连接有该机构的机器人，机构强度好、组装零件数量少、刚度强，在进行运动时其三个自由度运动的误差小。
为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：
一种仿人机器人髋关节机构，包括髋关节组件和连接在髋关节组件上的驱动组件，所述髋关节组件包括主支撑件，所述驱动组件包括依次连接的电机、主动带轮、从动带轮和谐波减速器，所述电机固定连接在所述主支撑件上。
本发明上述的结构设计合理，在上述结构设计和连接方式的基础上，可通过驱动组件实现髋关节组件具有偏转、俯仰和翻滚三个自由度的功能。
进一步的，所述主支撑件上连接有电机端盖，所述电机的输出轴穿过所述电机端盖与所述主动带轮连接。
进一步的，所述仿人机器人髋关节机构还包括十字形连接件，所述十字形连接件的一个端部与所述主支撑件转动连接，相对的另一个端部与所述谐波减速器的柔轮固定连接。
通过在髋关节组件的结构中，以十字形连接件进行结构连接和设计，采用一体化设计方案，有效减少了零件数量，降低了安装机械误差；增加了筋板和加强筋，提高了零件的强度和刚度，使整体结构更加稳定。易于本发明的髋关节组件与大腿组件、腰部组件的各结构设计。
进一步的，所述的十字形连接件与所述主支撑件通过转轴连接。
十字形连接件一端通过转轴与主支撑件连接，另一端与谐波减速器的柔轮固定连接，并通过控制电机操控机器人实现转动。
进一步的，所述谐波减速器的钢轮与所述主支撑件固定连接。
进一步的，所述的十字形连接件包括十字形架体和固定连接在十字形架体四个端部的连接件。
进一步的，所述的连接件通过定位销和/或螺钉固定连接在所述十字形架体的四个端部上。
该结构的设计，能够解决现有技术中髋关节组件结构复杂、加工零件数量多的问题，且使最终连接后的髋关节组件连接强度高。通过设置在髋关节组件顶端的谐波减速器连接件和十字形连接件同轴线的两个连接端分别与仿人机器人腰部组件、大腿组件的连接，实现髋关节组件的偏转、俯仰和翻滚三个自由度的功能。
进一步的，所述的主动带轮与从动带轮之间通过同步齿形带连接。
通过同步齿形带连接，有效通过主动带轮带动从动带轮转动，机械强度好，强度高。
进一步的，所述主支撑件上还固定连接有谐波减速器连接件。
进一步的，所述谐波减速器连接件上连接有腰部驱动谐波减速器。
本发明髋关节组件通过谐波减速器连接件与腰部驱动谐波减速器连接，所述腰部组件上的动力驱动组件与所述腰部驱动谐波减速器连接，实现髋关节组件与腰部组件的相对转动以进行机器人上体相对下体的偏转。
一种机器人，包括上述的仿人机器人髋关节机构。
采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明的目的在于针对现有仿人机器人双腿髋关节结构的缺陷和不足，提出一种仿人机器人双腿髋关节机构的形式，其内部主要支撑件采用一体化结构设计，将电机、谐波减速器的安装件融为一体，减少了整个机构的零件数量，便于安装，降低了安装产生的机械误差，并在主支撑件内部设计了筋板和加强筋，有效的保证的本发明髋关节机构各零件的结构强度和刚度。
附图说明
图1为本发明仿人机器人髋关节机构结构示意图；
图2为本发明十字形连接件结构示意图；
图中，
1、主支撑件；2、电机；3、主动带轮；4、从动带轮；5、谐波减速器；6、电机端盖；7、十字形连接件；8、十字形架体；9、连接件；10、谐波减速器连接件；11、腰部驱动谐波减速器；12、主动带轮轴；13、从动带轮轴；14、连接件I；15、连接件II；16、连接件III；17、连接件IV。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例：
本实施例提供一种仿人机器人髋关节机构，如图1所示，包括髋关节组件和连接在髋关节组件上的驱动组件，所述髋关节组件包括主支撑件1，所述驱动组件包括依次连接的电机2、主动带轮3、从动带轮4和谐波减速器5，所述电机固定连接在所述主支撑件上。
其所述电机和主动带轮轴12通过顶丝进行固定连接，主动带轮和主动带轮轴通过垫片和卡簧进行固定连接，从动带轮轴13一端和从动带轮通过垫片和卡簧进行固定连接，另一端与谐波减速器波发生器通过顶丝进行固定连接，主动带轮和从动带轮传动连接。
当髋关节组件需要运动时，启动电机，进一步电机带动主动带轮运动，所述主动带轮带动从动带轮运动，所述从动带轮带动谐波减速器转动，进一步的通过谐波减速器使得髋关节组件相对腿部组件进行翻滚自由度的功能。
在本实施例中，进一步的，所述主支撑件上连接有电机端盖6，所述电机的输出轴穿过所述电机端盖与所述主动带轮连接。电机端盖通过螺钉固定在主支撑件上。在本实施例中，进一步的，所述仿人机器人髋关节机构还包括十字形连接件7，所述十字形连接件的一个端部与所述主支撑件转动连接，相对的另一个端部与所述谐波减速器的柔轮固定连接。
在本实施例中，进一步的，如图2所示，所述的十字形连接件与所述主支撑件通过转轴连接。
在本实施例中，进一步的，所述谐波减速器的钢轮与所述主支撑件固定连接。
在本实施例中，进一步的，所述的十字形连接件包括十字形架体8和固定连接在十字形架体四个端部的连接件9。
所述的连接件通过定位销和/或螺钉固定连接在所述十字形架体的四个端部。
十字形架体一端与谐波减速器的柔轮通过螺钉固定连接，另一端通过轴和轴承与主支撑件进行连接，谐波减速器的钢轮与主支撑件通过螺钉固定连接。
所述连接件包括连接件I14、连接件II15、连接件III16和连接件IV17，所述连接件I和十字形架体通过定位销进行定位并通过螺钉进行固定连接，十字形架体和连接件II通过定位销进行定位并通过螺钉进行固定连接，连接件II和连接件III通过定位销进行定位并通过螺钉进行固定连接，连接件IV和十字形架体通过定位销进行定位并通过螺钉进行固定连接。
在本实施例中，进一步的，所述的主动带轮与从动带轮之间通过同步齿形带连接。
在本实施例中，进一步的，所述主支撑件上还固定连接有谐波减速器连接件10。谐波减速器连接件一端通过螺钉固定在主支撑件上，另一端与谐波减速器的柔轮通过螺钉固定连接。
在本实施例中，进一步的，所述谐波减速器连接件上连接有腰部驱动谐波减速器11。髋关节组件通过谐波减速器连接件与腰部驱动谐波减速器连接，所述腰部组件上的动力驱动组件与所述腰部驱动谐波减速器连接，实现髋关节组件与腰部组件的相对转动以进行机器人上体相对下体的偏转。
本实施例提供一种机器人，包括上述实施例所述的仿人机器人髋关节机构。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿人机器人髋关节机构，包括髋关节组件和连接在髋关节组件上的驱动组件，其特征在于，所述髋关节组件包括主支撑件(1)，所述驱动组件包括依次连接的电机(2)、主动带轮(3)、从动带轮(4)和谐波减速器(5)，所述电机固定连接在所述主支撑件上。
2.根据权利要求1所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述主支撑件上连接有电机端盖(6)，所述电机的输出轴穿过所述电机端盖与所述主动带轮连接。
3.根据权利要求1所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述仿人机器人髋关节机构还包括十字形连接件(7)，所述十字形连接件的一个端部与所述主支撑件转动连接，相对的另一个端部与所述谐波减速器的柔轮固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述的十字形连接件与所述主支撑件通过转轴连接；所述谐波减速器的钢轮与所述主支撑件固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述的十字形连接件包括十字形架体(8)和固定连接在十字形架体四个端部的连接件(9)。
6.根据权利要求5所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述的连接件通过定位销和/或螺钉固定连接在所述十字形架体的四个端部上。
7.根据权利要求1所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述的主动带轮与从动带轮之间通过同步齿形带连接。
8.根据权利要求1所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述主支撑件上还固定连接有谐波减速器连接件(10)。
9.根据权利要求8所述的一种仿人机器人髋关节机构，其特征在于，所述谐波减速器连接件上连接有腰部驱动谐波减速器(11)。
10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的仿人机器人髋关节机构。
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