CN1864942A - 类人机器人俯仰中转一体化腰部结构 - Google Patents
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Abstract
一种类人机器人俯仰中转一体化的腰部结构，属于机器人技术领域。本发明中，角接触球轴承设在端盖内，通过卡环与端盖轴固定，胸腔板的左部与连接板的左部靠端盖轴连接，第二谐波减速器静刚轮和连接板右部固接，第二谐波减速器动刚轮和胸腔板右侧立板固接，第二谐波减速器的输入轴套设在俯仰驱动电机的输出轴上；第一谐波减速器静刚轮与腹腔盖板固接，第一谐波减速器动刚轮与连接板固接，第一谐波减速器的输入轴套设在中转驱动电机的输出轴上。本发明整个腰部采用一体化结构，俯仰驱动电机和中转驱动电机与各自的谐波减速器同轴线串联布置，结构紧凑，运动范围大，该类人机器人的腰部结构可以满足很大范围内的俯仰和中转要求。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种机器人技术领域的腰部结构，具体地说，是一种类人机器人俯仰中转一体化腰部结构。
背景技术
现有涉及类人机器人腰部结构的大部分采用带编码器的电机与谐波减速器配合使用的驱动装置，如日本的HRP-2，韩国的HUBO等都将驱动电机，谐波减速器，编码器，电源等合理地安置在紧凑的空间内，同时满足需要的功率要求和运动范围，使类人机器人具备最佳的灵活性与拟人性。腰部关节是连接类人型机器人上下身的一个重要关节，由于承受了上半身的重量，故其运动的实现与控制较难。实际的机器人制作中一般不采用自由度(如日本进藤的KHR-1)或者只采用中转的单自由度(如新一代的ASIMO)。并且，其内部的具体布局对外一般是不公开的。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为CN1454752，发明名称为：一种仿人机器人腰部结构，该技术公开了一种由两个差动轮系封闭传动的仿人机器人腰部结构，具有两个自由度，但由于采用了差动轮系的复杂结构，造成了类人机器人本身控制上的困难，同时该发明的俯仰角度范围远不能和人类腰部的运动范围相媲美。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供了一种类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，使其具有传动效率高，稳定性好，控制精确，运动范围大等优点。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：胸腔板、角接触球轴承、卡环、端盖、端盖轴、腹腔盖板、腹腔板、中转驱动电机、第一谐波减速器(包括第一谐波减速器输入轴套、第一谐波减速器静刚轮、第一谐波减速器动刚轮)、腹腔板、俯仰驱动电机、第二谐波减速器(包括第二谐波减速器输入轴套、第二谐波减速器静刚轮、第二谐波减速器动刚轮)。角接触球轴承设在端盖内，通过卡环与端盖轴轴向固定，胸腔板的左部与连接板的左部靠端盖轴连接，第二谐波减速器静刚轮与连接板右部固接，第二谐波减速器动刚轮和胸腔板右侧立板固接，第二谐波减速器的输入轴套设在俯仰驱动电机的输出轴上；第一谐波减速器静刚轮与腹腔盖板固接，第一谐波减速器动刚轮与连接板固接，第一谐波减速器的输入轴套设在中转驱动电机的输出轴上。
中转驱动电机将动力通过第一谐波减速器输入轴套传给第一谐波减速器，动力经第一谐波减速器减速后通过第一谐波减速器动刚轮传给连接板，实现类人机器人腰部的中转运动；同理，俯仰驱动电机将动力通过第二谐波减速器输入轴套传给第二谐波减速器，动力经第二谐波减速器减速后通过第二谐波减速器动刚轮传给胸腔板，实现类人机器人腰部的俯仰运动。由于俯仰驱动电机和中转驱动电机与各自的谐波减速器是独立开来的，因此可以对其进行单独控制，这在一定程度上降低了此类人机器人控制软件的实现难度，使控制更加容易并且精确。此外。两个电机和各自的谐波减速器同轴线串联布置，结构紧凑，可以满足很大范围内的俯仰和中转要求。
本发明将直流减速电机和体积小、减速比大、传动效率高的谐波减速器设置有机地组合在类人机器人的有限的腰部空间内，提高了类人机器人一体化腰部的驱动扭矩。同时胸腔板采用整体造型，只是在与腹腔板的连接处前后挖空，最大限度地满足了类人机器人难度最大的俯仰自由度的运动范围(可达到-50°～50°)。腹腔采用盖板式结构，安装完只需螺钉拧紧后整个腹腔便成为一体，并且充分利用了腹腔内的空间，可以放置左右腿中转自由度的两个电机。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为腹腔板放大的俯视图
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括：胸腔板1、角接触球轴承2、卡环3、端盖4、端盖轴5、腹腔盖板6、腹腔板7、中转驱动电机8、第一谐波减速器9(包括第一谐波减速器输入轴套10、第一谐波减速器静刚轮11、第一谐波减速器动刚轮12)、腹腔板13、俯仰驱动电机14、第二谐波减速器15(包括第二谐波减速器输入轴套16、第二谐波减速器静刚轮17、第二谐波减速器动刚轮18)。
角接触球轴承2设在端盖4内，通过卡环3与端盖轴5轴向固定，胸腔板1的左部与连接板13的左部靠端盖轴5连接；第二谐波减速器静刚轮17与连接板13右部固接，第二谐波减速器动刚轮18和胸腔板1右侧立板固接，第二谐波减速器的输入轴套16设在俯仰驱动电机14的输出轴上；第一谐波减速器静刚轮11与腹腔盖板6固定，第一谐波减速器动刚轮12与连接板13固接，第一谐波减速器的输入轴套10设在中转驱动电机8的输出轴上；腹腔板7与腹腔盖板6通过螺钉固接，从而形成一个腹腔整体。
所述的角接触球轴承2与端盖轴5为过盈配合。
所述的角接触球轴承2与端盖4为过渡配合。
所述的中转驱动电机8与第一谐波减速器同轴线串联，俯仰驱动电机14与第二谐波减速器同轴线串联。
所述的连接板13是连接类人机器人胸腔和腹腔的重要部件。做中转运动时，腹腔部分静止，连接板13与胸腔一同绕中转驱动电机8的轴转动；做俯仰运动时，腹腔和连接板13均静止，胸腔绕俯仰驱动电机14的轴转动。
所述的腹腔板7上设有腹腔小孔19和腹腔凸台20。
所述的腹腔小孔19，有两个，位于腹腔板7的底部，可以在腹腔内倒置安放类人机器人腿部的两个中转电机，电机的轴穿过小孔向下肢传递动力(图中未画出)从而达到充分利用腹腔板的空间的目的。
所述的腹腔凸台20上有螺纹孔，通过其可以将腹腔板7和腹腔盖板6螺纹连接，从而使安装好腰部中转驱动电机8和腿部的两个中转电机(未画出)后可以固定腹腔为一整体。
Claims (7)
1.一种类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，包括：胸腔板(1)、角接触球轴承(2)、卡环(3)、端盖(4)、端盖轴(5)、腹腔盖板(6)、腹腔板(7)、中转驱动电机(8)、第一谐波减速器(9)、腹腔板(13)、俯仰驱动电机(14)、第二谐波减速器(15)，其中，第一谐波减速器(9)包括第一谐波减速器输入轴套(10)、第一谐波减速器静刚轮(11)、第一谐波减速器动刚轮(12)，第二谐波减速器(15)包括第二谐波减速器输入轴套(16)、第二谐波减速器静刚轮(17)、第二谐波减速器动刚轮(18)，其特征在于，角接触球轴承(2)设在端盖(4)内，通过卡环(3)与端盖轴(5)轴向固定，胸腔板(1)的左部与连接板(13)的左部靠端盖轴(5)连接，第二谐波减速器静刚轮(17)和连接板(13)右部固接，第二谐波减速器动刚轮(14)和胸腔板(1)右侧立板固接，第二谐波减速器的轴套(16)设在俯仰驱动电机(14)的输出轴上，第一谐波减速器静刚轮(11)与腹腔盖板(6)固定，第一谐波减速器动刚轮(12)与连接板(7)固接，第一谐波减速器的轴套(10)设在中转驱动电机(8)的输出轴上。
2.根据权利要求1所述的类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，其特征是，中转驱动电机(8)与第一谐波减速器(9)同轴线串联，俯仰驱动电机(14)与第二谐波减速器(15)同轴线串联。
3.根据权利要求1所述的类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，其特征是，所述的腹腔板(7)上设有腹腔小孔(19)和腹腔凸台(20)。
4.根据权利要求3所述的类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，其特征是，所述的腹腔小孔(19)有两个，位于腹腔板(7)的底部。
5.根据权利要求3所述的类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，其特征是，所述的腹腔凸台(20)上有螺纹孔，腹腔板(7)和腹腔盖板(6)通过该螺纹孔螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，其特征是，所述的角接触球轴承(2)与端盖(4)为过渡配合。
7.根据权利要求1所述的类人机器人俯仰中转一体化腰部结构，其特征是，所述的角接触球轴承(2)与端盖轴(5)为过盈配合。
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