CN108044638A - 可调节机器人及其肩部 - Google Patents

Abstract

一种可调节机器人肩部，包括：肩部机架；肩关节，成对对称地设置于所述肩部机架上，至少一个所述肩关节可沿机器人的宽度方向滑动地保持于所述肩部机架上；锁紧机构，用于实现所述肩部机架与所述肩关节之间的定位锁紧。本发明提供的可调节机器人及其肩部具有可调节的尺寸规格，满足不同的应用需要，有效地提高了机器人骨架的通用性，降低了设计与制造成本。

Description

可调节机器人及其肩部

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体地来说，是一种可调节机器人及其肩部。

背景技术

作为高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，机器人能够自动执行各种操作，适应各种恶劣的工作环境，为释放人类工作负担、提高生产效率带来了很大的效益，因而被广泛应用于生产和生活的各个领域。

随着仿人机器人的需要日益增加，仿人机器人迎来了高速发展期。仿人机器人的数量与种类均迅速增加，并应用于各种领域。数量的迅速增加同时也带来了一些问题。

目前，由于机器人骨架的通用性不足，针对不同的需求，各生产商需要提供不同规格的机器人。这带来了重复的设计负担，亦增加了重复开模制造的成本，并影响了生产进度，给生产商造成很大的困扰。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可调节机器人及其肩部，具有可调节的尺寸规格，满足不同的应用需要，有效地提高了机器人骨架的通用性，降低了设计与制造成本。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种可调节机器人肩部，包括：

肩部机架；

肩关节，成对对称地设置于所述肩部机架上，至少一个所述肩关节可沿机器人的宽度方向滑动地保持于所述肩部机架上；

锁紧机构，用于实现所述肩部机架与所述肩关节之间的定位锁紧。

作为上述技术方案的改进，所述肩部机架包括第一支架与第二支架，所述第一支架与所述第二支架相对设置而形成安装腔，所述肩关节可滑动地保持于所述安装腔内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一支架和/或所述第二支架具有T型构造。

作为上述技术方案的进一步改进，所述肩关节包括驱动座与设置于所述驱动座上的驱动源，所述驱动座可滑动地保持于所述肩部机架上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动座上设有滑动槽，所述肩部机架上设有滑动端，所述滑动槽可滑动地套设于所述滑动端上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动座上设有滑动端，所述肩部机架上设有滑动槽，所述滑动端可滑动地保持于所述滑动槽内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动座具有C型截面，所述C型截面沿所述机器人的宽度方向延伸而成所述驱动座。

作为上述技术方案的进一步改进，所述锁紧机构包括锁紧螺钉，所述肩部机架与所述肩关节中至少一者上设有复数个定位孔，所述锁紧螺钉保持于所述定位孔内而锁紧所述肩部机架与所述肩关节。

作为上述技术方案的进一步改进，所述肩部机架上设置有刻度尺，所述刻度尺沿所述机器人的宽度方向布置。

一种可调节机器人，包括以上任一项所述的可调节机器人肩部。

本发明的有益效果是：

通过设置肩部机架、肩关节与锁紧机构，肩关节可沿机器人的宽度方向滑动地保持于肩部机架上，并以锁紧机构锁紧，使肩关节可沿机器人的宽度方向实现调节，从而根据不同的规格要求而自行调节至相应的尺寸，具有良好的结构通用性，有效地降低了设计与制造成本，缩短了生产周期而提高生产率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的可调节机器人肩部的轴测示意图；

图2是本发明实施例提供的可调节机器人肩部的主视示意图；

图3是本发明实施例提供的可调节机器人肩部的左视局部示意图；

图4是本发明实施例提供的可调节机器人肩部的驱动座的结构示意图；

图5是本发明实施例2提供的可调节机器人肩部的第一支架的翻转折叠示意图；

图6是本发明实施例2提供的可调节机器人肩部的第一支架的伸缩折叠示意图；

图7是本发明实施例2提供的可调节机器人肩部的第二支架的翻转折叠示意图；

图8是本发明实施例2提供的可调节机器人肩部的第二支架的伸缩折叠示意图；

图9是本发明实施例3提供的可调节机器人的主视局部示意图。

主要元件符号说明：

1000-可调节机器人，0100-可调节机器人肩部，0110-肩部机架，0111-第一支架，0111a-第一滑动端，0111b-第一直臂，0111c-第一展臂，0112-第二支架，0112a-第一滑动槽，0112b-第二直臂，0112c-第二展臂，0112d-连接端板，0113-定位孔，0120-肩关节，0121-驱动座，0121a-第二滑动槽，0121b-第二滑动端，0122-驱动源。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对可调节机器人及其肩部进行更全面的描述。附图中给出了可调节机器人及其肩部的优选实施例。但是，可调节机器人及其肩部可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对可调节机器人及其肩部的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在可调节机器人及其肩部的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1～3，本实施例公开一种可调节机器人肩部0100，该可调节机器人肩部0100包括肩部机架0110与肩关节0120，肩关节0120设置于肩部机架0110上，具有可调节能力，从而实现肩部的宽度调节，适应不同宽度的应用要求。以下对该可调节机器人肩部0100的主要构造进行具体介绍。

肩部机架0110属于机器人架构的组成部分，可以是独立设置的肩部结构，亦可是机器人躯干的局部区域。肩部机架0110具有足够的结构强度，于运动过程保持稳定。

优选地，肩部机架0110采用分体式构造，即由多组件拼接而成。肩部机架0110的组件数量与分布形式依实际工况而定。示范性地，肩部机架0110包括第一支架0111与第二支架0112，第一支架0111与第二支架0112相对设置而形成安装腔。肩关节0120可滑动地保持于安装腔内，形成可调节布置关系。

其中，第一支架0111用于连接肩关节0120与仿人机器人的头部。示范性地，第一支架0111具有T型构造。T型构造的平端(即第一直臂0111b)与肩关节0120相接，外延端(即第一展臂0111c)与仿人机器人的头部相接。在此构造下，第一支架0111的连接结构与人体相仿，具有较佳的结构稳定性。

其中，第二支架0112用于连接肩关节0120与仿人机器人的躯体。示范性地，第二支架0112具有T型构造。T型构造的平端(即第二直臂0112b)与肩关节0120相接，外延端(即第二展臂0112c)与仿人机器人的躯体相接。进一步地，第二支架0112并设有连接端板0112d，用于连接第二展臂0112c与仿人机器人的躯体，增加连接面积而增强承载能力。在此构造下，第二支架0112的连接结构与人体相仿，具有较佳的结构稳定性。

优选地，肩部机架0110上并可设有用于指示肩关节0120之调节量的指示器。指示器的形式众多，如阶梯结构、螺旋结构等。示范性地，肩部机架0110上设置有刻度尺，刻度尺沿机器人的宽度方向布置。操作人员通过观察刻度尺，即可直观地判断肩关节0120的调节量，使肩关节0120迅速而准确地调节到所需的位置。

肩关节0120用于实现仿人机器人的关节功能，两端分别连接肩部机架0110与机器人手臂，实现机器人手臂的运动驱动。其中，肩关节0120的数量为两个，并对称地设置于肩部机架0110上，形成仿人机器人的双肩结构，保证仿人机器人的结构稳定。

其中，至少一个肩关节0120可沿机器人的宽度方向滑动地保持于肩部机架0110上。所谓机器人的宽度方向，即仿人机器人的双肩之间的距离方向。由于肩关节0120可沿该方向发生滑动，使两个肩关节0120之间的距离得以调节，满足不同肩宽的应用要求。

应当理解，肩关节0120与肩部机架0110之间的滑动，是指二者之间的位置移动。示范性地，肩关节0120可直线往复运动地保持于肩部机架0110上。其中，位置移动的驱动方式众多，可包括直线运动(如直线轴承等)、螺旋旋转运动(如丝杠螺母传动)等不同类型。

肩关节0120的形式众多，至少应具有机器人手臂的运动输出。优选地，肩关节0120包括驱动座0121与设置于驱动座0121上的驱动源0122，驱动座0121可滑动地保持于肩部机架0110上。

请结合参阅图4，驱动座0121与肩部机架0110之间的滑动关系可通过多种形式实现。

示范性地，驱动座0121上设有第二滑动槽0121a，肩部机架0110上设有第一滑动端0111a，滑动槽可滑动地套设于滑动端上。其中，第一滑动端0111a突出于肩部机架0110之表面，并嵌入于第一滑动槽0112a内而与第一滑动槽0112a形成间隙配合。

示范性地，驱动座0121上设有第二滑动端0121b，肩部机架0110上设有第二滑动槽0121a，第二滑动端0121b可滑动地保持于第二滑动槽0121a内。其中，第二滑动端0121b突出于肩部机架0110之表面，并嵌入于第二滑动槽0121a内而与第二滑动槽0121a形成间隙配合。

示范性地，第一滑动端0111a设置于第一支架0111上，第一滑动槽0112a设置于第二支架0112上。第一支架0111与第二支架0112自两侧压迫驱动座0121，并经锁紧机构而实现锁紧。当锁紧机构解除约束时，驱动座0121通过第二滑动槽0121a与第一支架0111发生相对运动，并通过第二滑动端0121b与第二支架0112发生相对运动。在双重约束下，驱动座0121的滑动调节受到可靠的导向牵引，避免发生运动干涉或阻碍。

示范性地，驱动座0121具有C型截面，C型截面沿机器人的宽度方向延伸而成驱动座0121。在此，C型截面之开口沿机器人的宽度方向延伸形成第二滑动槽0121a，C形截面与其开口相对的一侧沿机器人的宽度方向延伸形成第二滑动端0121b。同时，驱动座0121沿机器人的宽度方向的开口可方便地进行驱动源0122取放，并实现驱动源0122与机器人手臂的动力连接。

驱动源0122属于主动件，向机器人手臂输出其摆动所需的动力。驱动源0122的类型众多，包括各类旋转电机、液压马达等可输出圆周运动的结构件。在此，驱动源0122的输出轴与机器人手臂固定连接，而驱动源0122的输出轴则可旋转地保持于驱动源0122的本体上，从而实现摆动输出。

在一个示范性的实施例中，驱动源0122采用舵机的实现方式。舵机是一种带有位置反馈控制的伺服驱动器，其实质属于闭环控制的伺服控制系统。在闭环控制下，驱动源0122的摆动输出平稳精确。

锁紧机构用于实现肩部机架0110与肩关节0120之间的定位锁紧，即当肩关节0120于肩部机架0110上调节至目标位置后，使肩关节0120与肩部机架0110实现紧固，保证运动过程的一体运动性。

锁紧机构的形式众多，即如卡扣、销连接、钉接等形式。示范性地，锁紧机构包括锁紧螺钉，肩部机架0110与肩关节0120中至少一者上设有复数个定位孔0113，锁紧螺钉保持于定位孔0113内而锁紧肩部机架0110与肩关节0120。

示范性地，第一支架0111与第二支架0112根据对应的产品系列，预设针对该产品系列中不同规格的定位孔0113。相应地，驱动座0121上亦设有螺孔。锁紧螺钉通过定位孔0113而与螺孔连接，使驱动座0121固定于目标位置，实现可靠而便捷的调节。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例公开一种具有改进结构的可调节机器人肩部0100，其区别在于，肩部机架0110具有可调节结构。以下仅对区别之处进行详细介绍，其余在实施例1中已述之处，此处不再赘述。

在本实施例中，肩部机架0110具有沿机器人的宽度方向设置的可折叠结构。换言之，肩部机架0110可沿机器人的宽度方向发生折叠，进一步匹配不同规格的宽度尺寸。

可折叠结构可通过多种方式实现，即如翻转折叠、伸缩折叠等形式，使肩部机架0110沿机器人的宽度方向的外轮廓尺寸得以调节。由于其实际实现形式众多，在此仅具数例示范。

请结合参阅图5～6，示范性地，第一支架0111包括第一直臂0111b，第一直臂0111b具有翻转折叠或伸缩折叠结构。在翻转折叠形式下，第一直臂0111b由多个沿机器人的宽度方向依次铰接的臂段组成，各臂段之间具有积木式铰接关系，通过各臂段的逐级旋转收放而实现宽度方向的尺寸调节；在伸缩折叠形式下，第一直臂0111b由依次叠放或逐级套接的多个臂段组成，相邻的臂段之间具有相对的直线往复运动关系，通过各臂段的逐级滑动收放而实现宽度方向的尺寸调节。

请结合参阅图7～8，示范性地，第二支架0112包括第二直臂0112b，第二直臂0112b具有翻转折叠或伸缩折叠结构。在翻转折叠形式下，第二直臂0112b由多个沿机器人的宽度方向依次铰接的臂段组成，各臂段之间具有积木式铰接关系，通过各臂段的逐级旋转收放而实现宽度方向的尺寸调节；在伸缩折叠形式下，第二直臂0112b由依次叠放或逐级套接的多个臂段组成，相邻的臂段之间具有相对的直线往复运动关系，通过各臂段的逐级滑动收放而实现宽度方向的尺寸调节。

优选地，肩部机架0110还具有沿机器人的高度方向设置的可折叠结构。换言之，肩部机架0110可沿机器人的高度方向发生折叠，实现不同高度的调节需要，进一步匹配不同规格的宽度尺寸。

可折叠结构可通过多种方式实现，即如翻转折叠、伸缩折叠等形式，使肩部机架0110沿机器人的高度方向的外轮廓尺寸得以调节。由于其实际实现形式众多，在此仅具数例示范。

请结合参阅图5～6，示范性地，第一支架0111包括第一展臂0111c，第一展臂0111c具有翻转折叠或伸缩折叠结构。在翻转折叠形式下，第一展臂0111c由多个沿机器人的高度方向依次铰接的臂段组成，各臂段之间具有积木式铰接关系，通过各臂段的逐级旋转收放而实现高度方向的尺寸调节；在伸缩折叠形式下，第一展臂0111c由依次叠放或逐级套接的多个臂段组成，相邻的臂段之间具有相对的直线往复运动关系，通过各臂段的逐级滑动收放而实现高度方向的尺寸调节。

请结合参阅图7～8，示范性地，第二支架0112包括第二展臂0112c，第二展臂0112c具有翻转折叠或伸缩折叠结构。在翻转折叠形式下，第二展臂0112c由多个沿机器人的高度方向依次铰接的臂段组成，各臂段之间具有积木式铰接关系，通过各臂段的逐级旋转收放而实现高度方向的尺寸调节；在伸缩折叠形式下，第二展臂0112c由依次叠放或逐级套接的多个臂段组成，相邻的臂段之间具有相对的直线往复运动关系，通过各臂段的逐级滑动收放而实现高度方向的尺寸调节。

实施例3

在实施例1或2的基础上，本实施例公开一种可调节机器人1000。请结合参阅图1～9，该可调节机器人1000包括实施例1所介绍的可调节机器人肩部0100。在此结构下，可调节机器人1000可适应不同的规格尺寸要求，具有良好的通用性。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种可调节机器人肩部，其特征在于，包括：

肩部机架；

肩关节，成对对称地设置于所述肩部机架上，至少一个所述肩关节可沿机器人的宽度方向滑动地保持于所述肩部机架上；

锁紧机构，用于实现所述肩部机架与所述肩关节之间的定位锁紧。

2.根据权利要求1所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述肩部机架包括第一支架与第二支架，所述第一支架与所述第二支架相对设置而形成安装腔，所述肩关节可滑动地保持于所述安装腔内。

3.根据权利要求2所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述第一支架和/或所述第二支架具有T型构造。

4.根据权利要求1所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述肩关节包括驱动座与设置于所述驱动座上的驱动源，所述驱动座可滑动地保持于所述肩部机架上。

5.根据权利要求4所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述驱动座上设有滑动槽，所述肩部机架上设有滑动端，所述滑动槽可滑动地套设于所述滑动端上。

6.根据权利要求4所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述驱动座上设有滑动端，所述肩部机架上设有滑动槽，所述滑动端可滑动地保持于所述滑动槽内。

7.根据权利要求4所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述驱动座具有C型截面，所述C型截面沿所述机器人的宽度方向延伸而成所述驱动座。

8.根据权利要求1所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述锁紧机构包括锁紧螺钉，所述肩部机架与所述肩关节中至少一者上设有复数个定位孔，所述锁紧螺钉保持于所述定位孔内而锁紧所述肩部机架与所述肩关节。

9.根据权利要求1所述的可调节机器人肩部，其特征在于，所述肩部机架上设置有刻度尺，所述刻度尺沿所述机器人的宽度方向布置。

10.一种可调节机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的可调节机器人肩部。