CN106217388B - 单自由度仿人形展示机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单自由度仿人形展示机器人，包括：头部、左臂、右臂、传动结构、躯干和底座；其中头部与传动结构通过螺钉连接固定；传动结构的中轴左端穿过左套筒与左法兰盘中心孔通过销钉固连；右端穿过右套筒与右法兰盘中孔通过销钉固连；左套筒通过螺钉与躯干的躯干主体左侧固定；右套筒通过螺钉与躯干的躯干主体右侧固定；躯干的躯干主体与底座通过螺钉固定。本发明传动部分结构简单，易于加工、装配，单电机驱动，运行稳定。该机器人外形新颖、可靠性高，可用于物品展示、促销宣传等，适合大规模推广。

Description

单自由度仿人形展示机器人

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其是指一种单自由度仿人形展示机器人。

背景技术

随着科技化、信息化时代的发展，机器人技术也得到了很大发展。在机器人领域，仿人形机器人是最为直观的机器人的代表，正越来越多的走进并融入大众的生活。由于仿人形机器人为了更好地仿真人类的动作，都需要非常多的组件；这样在控制仿人形机器人时就需要为每个零部件各自编写控制程序进行运动控制，导致机器人运动误差累积，可靠性及稳定性降低。由此可以看出，现有的仿人形机器人由于组件繁多，导致控制难度较大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种单自由度仿人形展示机器人，能够降低组建的复杂度，从而降低控制的复杂度。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种单自由度连杆机构，包括电机、中轴、固定侧板、手臂驱动机构、头部驱动机构；其中中轴穿插设置在固定侧板上并能够相对于固定侧板转动；且中轴的一端连接手臂驱动机构，另一端连接头部驱动机构；

其中手臂驱动机构包括第一曲柄、第一连杆、第一摇杆；其中电机的动力输出轴与中轴平行，以带动第一曲柄整周回转；第一曲柄的一端固定在电机的动力输出轴上，另一端连接第一连杆的一端以构成转动副；且第一连杆的另一端连接第一摇杆的一端以构成转动副，第一摇杆的另一端固定在中轴上，以使在电机的动力输出轴转动时带动其上的第一曲柄绕着动力输出轴转动并通过第一连杆、第一摇杆带动中轴做往复转动；

其中头部驱动机构包括第二曲柄、第二连杆、第二摇杆、连接轴、头部连接件；其中第二曲柄的一端固定在中轴上以随中轴转动，且第二曲柄的另一端连接第二连杆的一端以构成转动副；第二连杆的另一端连接第二摇杆的一端以构成转动副；头部连接件固定在第二摇杆的另一端；连接轴过盈配合固定在第二摇杆的另一端上，且连接轴与中轴平行延伸；第二曲柄、第二连杆、第二摇杆都朝向远离中轴的方向延伸以中轴做往复转动时通过第二曲柄、第二连杆、第二摇杆带动头部连接件上下移动。

其中，第一连杆的两端分别设有连接孔以连接第一曲柄和第一摇杆；且第一摇杆的两端都设有连接孔以连接第一连杆和中轴；其中，第一曲柄的一端通过顶丝固定在电机的动力输出轴上，另一端通过连接孔连接第一连杆的一端的连接孔以形成转动副；第一连杆另一端的连接孔通过子母螺钉连接第一摇杆一端的连接孔以构成转动副；第一摇杆另一端的连接孔套接在中轴上并与中轴一端的卡槽通过卡簧卡接固定。

其中，其中第二曲柄的一端设有连接孔以套接在中轴上并与中轴另一端的卡槽通过卡簧卡接固定。

同时，本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的单自由度连杆机构的单自由度仿人形展示机器人，还包括躯干、头部、左臂、右臂；其中所述躯干包括躯干本体，所述单自由度连杆机构设置在躯干本体内，且所述单自由度连杆机构的头部连接件从所述躯干本体的顶部伸出所述躯干本体，所述头部固定在所述头部连接件上；其中所述中轴从所述躯干的侧壁伸出所述躯干且所述左臂和/或右臂固定在所述中轴上。

其中，还包括底座，所述底座包括固定在一起的位于底部的大底座和位于顶部的小底座，该小底座底部设有安装孔以与大底座通过螺钉连接固定；其中躯干本体底部固定在底座的小底座顶部。

其中，所述左臂和/或右臂包括：手掌、小臂、大臂；其中手掌底部设有固定孔以固定在小臂一端的固定孔上，且小臂的另一端也设有固定孔以固定在大臂的一端，大臂的另一端通过固定板连接在法兰盘上。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种单自由度仿人形展示机器人，能够通过电机的动力输出驱动来驱动单自由度连杆机构，以控制手柄驱动机构和头部驱动机构工作，带动左臂或右臂做摆动，同时带动头部做点头动作。这样可以通过非常简单的结构实现仿人形动作，以实现展示的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的单自由度仿人形展示机器人的整体结构图；

图2为图1中的单自由度连杆机构的结构示意图；

图3为图1中的躯干的整体结构图；

图4为图1中的头部的整体结构图；

图5为图1中的左臂的整体结构图；

图6为图1中的底座的整体结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提出了一种单自由度连杆机构、单自由度仿人形展示机器人。如图1所示的，该单自由度仿人形展示机器人包括：如图4所示的头部A、如图5所示的左臂B、右臂C、如图2所示的单自由度连杆机构D、如图3所示的躯干E、如图6所示的底座F。

其中，左臂B和右臂C可以为相同结构，也可以为不同结构。在本发明的一个实施例中，该左臂B和右臂C的结构可以都如图5所示的，包括手掌18、小臂19、大臂20；其中手掌18底部设有固定孔以固定在小臂19的一端的固定孔上且小臂19的另一端也设有固定孔以固定在大臂20的一端，大臂20的另一端通过固定板连接在法兰盘上。具体的，手掌18底部的两个固定孔通过螺钉与小臂19上部的两个固定孔配合固定；小臂19下部的四个安装孔通过螺钉与大臂20左侧的四个安装孔配合固定；大臂20右侧的两个连接孔与固定板通过螺钉固定连接；固定板右侧的四个安装孔与法兰盘通过螺钉固定连接。

如图1、图2所示的，该单自由度连杆机构D包括电机1、中轴6、上固定板13、下固定板14、固定侧板12、中轴固定法兰7、手臂驱动机构、头部驱动机构。如图2所示的，中轴6穿插设置在固定侧板12上并能够相对于固定侧板12转动；且中轴6的一端连接手柄驱动机构，另一端连接头部驱动机构。

其中手臂驱动机构包括第一曲柄2、第一连杆3、第一摇杆4。如图2所示的，其中电机1的动力输出轴与中轴6平行，以带动第一曲柄2整周回转；第一曲柄2的一端固定在电机1的动力输出轴上，另一端连接第一连杆3的一端以构成转动副；且第一连杆3的另一端连接第一摇杆4的一端以构成转动副，第一摇杆4的另一端固定在中轴6上。在电机1的动力输出轴转动时，带动其上的第一曲柄2绕着动力输出轴转动；而第一曲柄2通过第一连杆3、第一摇杆4带动中轴6做往复转动。其中，该左臂B的法兰盘固定在中轴6上，在中轴6做往复转动时可以实现前后摆手的动作。

如图2所示的，第一连杆3的两端分别设有连接孔以连接第一曲柄2和第一摇杆4；且第一摇杆4的两端都设有设有连接孔以连接第一连杆3和中轴6。其中，第一曲柄2的一端通过顶丝固定在电机1的动力输出轴上，另一端通过连接孔连接第一连杆3的一端的连接孔以形成转动副。第一连杆3另一端的连接孔通过子母螺钉连接第一摇杆4一端的连接孔以构成转动副。第一摇杆4另一端的连接孔套接在中轴6上并与中轴6一端的卡槽通过卡簧卡接固定。

其中头部驱动机构包括第二曲柄5、第二连杆8、第二摇杆9、连接轴10、头部连接件11。其中第二曲柄5的一端固定在中轴6上以随中轴转动，且第二曲柄5的另一端连接第二连杆8的一端以构成转动副；第二连杆8的另一端连接第二摇杆9的一端以构成转动副；头部连接件11固定在第二摇杆9的另一端；连接轴10过盈配合固定在第二摇杆9的另一端上，且连接轴10与中轴6平行延伸。如图2所示的，第二曲柄5、第二连杆8、第二摇杆9都朝向远离中轴6的方向延伸，以支撑头部A。具体的，在中轴6做往复转动时，通过第二曲柄5、第二连杆8、第二摇杆9带动头部连接件11上下移动，以带动头部A上下移动。

如图2所示的，其中第二曲柄5的一端设有连接孔以套接在中轴6上并与中轴6另一端的卡槽通过卡簧卡接固定。

如图2所示的，该固定侧板12的设有上固定板13、下固定板14，在固定侧板12、上固定板13、下固定板14上设有减重孔。

如图1所示的，该单自由度连杆机构D设置在躯干E内。如图3所示的，该躯干E包括躯干本体16，在躯干本体16顶部开口以使头部连接件15从该开口处伸出躯干本体16。如图4所示的，头部A包括一个头部本体17，头部本体17通过头部连接件15上的固定孔与所述头部连接件15固定在一起。

如图6，底座F包括固定在一起的位于底部的大底座32和位于顶部的小底座31，该小底座31底部设有安装孔以与大底座32通过螺钉连接固定。如图1所示的，躯干E的躯干本体16底部固定在底座F的小底座31顶部。

其中，单自由度连杆机构D的中轴6的左端穿过左套筒与左臂的法兰盘中心孔通过销钉配合固定；单自由度连杆机构D的中轴6右端穿过右套筒与右臂的法兰盘中心孔通过销钉配合固定。左套筒的全周固定孔通过螺钉与躯干E的躯干本体16固定；右套筒的全周固定孔通过螺钉与躯干E的躯干本体16固定。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单自由度连杆机构，其特征在于，包括电机、中轴、固定侧板、手臂驱动机构、头部驱动机构；其中中轴穿插设置在固定侧板上并能够相对于固定侧板转动；且中轴的一端连接手臂驱动机构，另一端连接头部驱动机构；

其中手臂驱动机构包括第一曲柄、第一连杆、第一摇杆；其中电机的动力输出轴与中轴平行，以带动第一曲柄整周回转；第一曲柄的一端固定在电机的动力输出轴上，另一端连接第一连杆的一端以构成转动副；且第一连杆的另一端连接第一摇杆的一端以构成转动副，第一摇杆的另一端固定在中轴上，以使在电机的动力输出轴转动时带动其上的第一曲柄绕着动力输出轴转动并通过第一连杆、第一摇杆带动中轴做往复转动；

其中头部驱动机构包括第二曲柄、第二连杆、第二摇杆、连接轴、头部连接件；其中第二曲柄的一端固定在中轴上以随中轴转动，且第二曲柄的另一端连接第二连杆的一端以构成转动副；第二连杆的另一端连接第二摇杆的一端以构成转动副；头部连接件固定在第二摇杆的另一端；连接轴过盈配合固定在第二摇杆的另一端上，且连接轴与中轴平行延伸；第二曲柄、第二连杆、第二摇杆都朝向远离中轴的方向延伸以中轴做往复转动时通过第二曲柄、第二连杆、第二摇杆带动头部连接件上下移动。

2.根据权利要求1所述的单自由度连杆机构，其特征在于，第一连杆的两端分别设有连接孔以连接第一曲柄和第一摇杆；且第一摇杆的两端都设有连接孔以连接第一连杆和中轴；其中，第一曲柄的一端通过顶丝固定在电机的动力输出轴上，另一端通过连接孔连接第一连杆的一端的连接孔以形成转动副；第一连杆另一端的连接孔通过子母螺钉连接第一摇杆一端的连接孔以构成转动副；第一摇杆另一端的连接孔套接在中轴上并与中轴一端的卡槽通过卡簧卡接固定。

3.根据权利要求2所述的单自由度连杆机构，其特征在于，其中第二曲柄的一端设有连接孔以套接在中轴上并与中轴另一端的卡槽通过卡簧卡接固定。

4.一种利用如权利要求1-3任一项所述的单自由度连杆机构的单自由度仿人形展示机器人，其特征在于，还包括躯干、头部、左臂、右臂；其中所述躯干包括躯干本体，所述单自由度连杆机构设置在躯干本体内，且所述单自由度连杆机构的头部连接件从所述躯干本体的顶部伸出所述躯干本体，所述头部固定在所述头部连接件上；其中所述中轴从所述躯干的侧壁伸出所述躯干且所述左臂和/或右臂固定在所述中轴上。

5.根据权利要求4所述的单自由度仿人形展示机器人，其特征在于，还包括底座，所述底座包括固定在一起的位于底部的大底座和位于顶部的小底座，该小底座底部设有安装孔以与大底座通过螺钉连接固定；其中躯干本体底部固定在底座的小底座顶部。

6.根据权利要求4所述的单自由度仿人形展示机器人，其特征在于，所述左臂和/或右臂包括：手掌、小臂、大臂；其中手掌底部设有固定孔以固定在小臂一端的固定孔上，且小臂的另一端也设有固定孔以固定在大臂的一端，大臂的另一端通过固定板连接在法兰盘上。