CN210256201U - 仿人机器人腰关节和仿人机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种仿人机器人腰关节和仿人机器人，该腰关节包括：第一瓦结构、第二瓦结构、第一过渡结构、第二过渡结构、第一基板和第二基板。第一过渡结构的第一端与第一瓦结构的第一端滑动连接，第二过渡结构的第一端与第一瓦结构的第二端滑动连接，以限定第一瓦结构沿第一弧线摆动；第一基板的一侧面与第二瓦结构的第一端滑动连接，第二基板的一侧面与第二瓦结构的第二端滑动连接，以限定第二瓦结构沿第二弧线摆动；第一过渡结构的第二端与第二瓦结构的第三端固定连接，第二过渡结构的第二端与第二瓦结构的第四端固定连接。通过上述方案能使机器人具有较高的抗冲击能力，且使其对制造和安装精度要求都不高。

Description

仿人机器人腰关节和仿人机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种仿人机器人腰关节和仿人机器人。

背景技术

仿人机器人是机器人技术的先进发展阶段。它体现了机器人技术在机构学、运动学和动力学等诸多方面的研究情况和发展水平。仿人机器人具有越障能力强、移动方向可全方位调整、地形适应能力强、运动灵活性好及承载能力高的优点，所以，它是复杂作业环境下的最佳选择，具有广阔的应用前景。

为了提高仿人机器人的运动稳定性，让其可以像人类一样能够协调地完成各种不同动作，需要在仿人机器人中加入腰关节。腰关节既要使得仿人机器人能够灵活旋转，又要在仿人机器人发生运动碰撞时能够抗冲击，只有同时满足这两点，才能实现仿人机器人的仿人运动性能。

现有的仿人机器人腰关节通常是采用串联结构，该串联结构存在结构复杂、惯性大等不足。采用三自由度转动并联机构可以克服该串联结构的不足。但是，该三自由度转动并联机构对制造和安装的精度要求很高，会造成成本高、抗冲击性不强等问题。

发明内容

本实用新型提供了一种仿人机器人腰关节和仿人机器人，以解决现有技术存在的一个或多个问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下方案实现：

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种仿人机器人腰关节，其包括：

第一瓦结构，包括在第一方向上沿第一弧线延伸的第一端和第二端；

第二瓦结构，包括在垂直于所述第一方向的第二方向上沿第二弧线延伸的第一端和第二端，以及相对设置的第三端和第四端；所述第一弧线所在平面与所述第二弧线所在平面相互垂直；

第一过渡结构，包括在所述第一方向上延伸的第一端，以及与该第一端相对设置的第二端；

第二过渡结构，包括在所述第一方向上延伸的第一端，以及与该第一端相对设置的第二端；

第一基板和第二基板，固定于底座，均在所述第二方向上延伸；

其中，所述第一过渡结构的第一端与所述第一瓦结构的第一端滑动连接，所述第二过渡结构的第一端与所述第一瓦结构的第二端滑动连接，以限定所述第一瓦结构沿所述第一弧线摆动；所述第一基板的一侧面与所述第二瓦结构的第一端滑动连接，所述第二基板的一侧面与所述第二瓦结构的第二端滑动连接，以限定所述第二瓦结构沿所述第二弧线摆动；所述第一过渡结构的第二端与所述第二瓦结构的第三端固定连接，所述第二过渡结构的第二端与所述第二瓦结构的第四端固定连接。

一个实施例中，所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘与所述第一瓦结构的第一端的端面滑动连接，所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘与所述第一瓦结构的第二端的端面滑动连接；所述第一基板的一侧面与所述第二瓦结构的第一端的端面滑动连接，所述第二基板的一侧面与所述第二瓦结构的第二端的端面滑动连接。

一个实施例中，仿人机器人腰关节还包括：至少一个第一滚动件、至少一个第二滚动件、至少一个第三滚动件及至少一个第四滚动件；所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘包含至少一个滚道；所述第一瓦结构的第一端的端面包含至少一个滚道；所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘包含至少一个滚道；所述第二瓦结构的第二端的端面包含至少一个滚道；所述第一滚动件嵌扣于所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道之间；所述第二滚动件嵌扣于所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道之间；所述第一基板的一侧面包含至少一个滚道；所述第二瓦结构的第一端的端面包含至少一个滚道；所述第二基板的一侧面包含至少一个滚道；所述第二瓦结构的第二端的端面包含至少一个滚道；所述第三滚动件嵌扣于所述第一基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道之间；所述第四滚动件嵌扣于所述第二基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道之间。

一个实施例中，所述第一滚动件、所述第二滚动件、所述第三滚动件及所述第四滚动件为滚珠；所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道、所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道、所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道、所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道、所述第一基板的一侧面的滚道、所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道、所述第二基板的一侧面的滚道、及所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道均为槽型滚道。

一个实施例中，嵌扣于所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道的长度和所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道的长度确定；嵌扣于所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道的长度和所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道的长度确定；嵌扣于所述第一基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第一基板的一侧面的滚道的长度和所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道的长度确定；嵌扣于所述第二基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第二基板的一侧面的滚道的长度和所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道的长度确定。

一个实施例中，仿人机器人腰关节还包括：至少一个第一支撑件和至少一个第二支撑件；所述第一支撑件连接所述第一过渡结构的第一端和所述第二过渡结构的第一端；所述第二支撑件连接所述第一基板和所述第二基板。

一个实施例中，所述第一支撑件可拆卸地连接所述第一过渡结构的第一端和所述第二过渡结构的第一端；所述第二支撑件可拆卸地连接所述第一基板和所述第二基板。

一个实施例中，所述第一瓦结构用于连接仿人机器人上半身；所述第一基板和所述第二基板用于连接仿人机器人下半身；所述第一弧线向所述仿人机器人上半身凸起；所述第二弧线向所述仿人机器人下半身凸起。

一个实施例中，所述底座为腰部底座；所述腰部底座用于连接所述仿人机器人下半身。

根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种仿人机器人，其包括：仿生机器人上半身、仿生机器人下半身及上述实施例所述的仿人机器人腰关节；所述仿生机器人上半身与所述第一瓦结构连接，所述仿生机器人下半身与所述底座连接。

本实用新型实施例的仿人机器人腰关节和仿人机器人，由于采用摆动瓦结构，所以具有较高的抗冲击能力，且对制造和安装精度要求都不高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。在附图中：

图1是本实用新型一实施例的仿人机器人腰关节的俯视结构示意图；

图2是图1沿A-A线的剖面示意图；

图3是图1沿B-B线的剖面示意图；

图4是本实用新型一实施例的仿人机器人的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

图1是本实用新型一实施例的仿人机器人腰关节的俯视结构示意图。图2是图1沿A-A线的剖面示意图。图3是图1沿B-B线的剖面示意图。为说明之便，图1至图3示出了本实用新型一具体实施例的仿人机器人腰关节的各角度的示意图，并不限定本实用新型的具体实施方式。

参见图1至图3，在一些实施例中，仿人机器人腰关节可包括第一瓦结构1、第二瓦结构7、第一过渡结构9、第二过渡结构11、第一基板5、第二基板6等。下面将对该些实施例的仿人机器人腰关节的各组成部分进行具体说明。

第一瓦结构1包括在第一方向x上沿第一弧线延伸的第一端和第二端，如图1中第一瓦结构1的上侧和下侧。该第一弧线可指向某一侧凸起的曲线，例如，椭圆弧线、圆弧线、指数曲线的弧线等，则第一瓦结构1至少在其第一端和第二端的部分向一侧凸起。在一些情况下，第一瓦结构1的第一端和第二端之间的面可向该第一弧线一样凸起，如图3所示，第一瓦结构1的第一端和第二端之间的面均向上凸起。该第一弧线的曲率或曲率变化情况可根据仿人机器人的左右摆动或俯仰的幅度、程度或角度确定。

第二瓦结构7包括在垂直于所述第一方向x的第二方向y上沿第二弧线延伸的第一端和第二端，以及相对设置的第三端和第四端。其中，该第二瓦结构7的第一端和第二端可如图3中第二瓦结构7的左侧和右侧。该第二瓦结构7的第三端和第四端相对设置可指其二者不是相邻的两侧，可如图2中第二瓦结构7的左侧和右侧，可沿第一方向x延伸。类似于上述第一弧线，该第二弧线可指向某一侧凸起的曲线，例如，椭圆弧线、圆弧线、指数曲线的弧线等，则第二瓦结构7至少在其第一端和第二端的部分向一侧凸起。在一些情况下，第二瓦结构7的第一端、第二端、第三端及第四端围成的面可向该第二弧线一样凸起，如图2所示，第二瓦结构7的第一端、第二端、第三端及第四端围成的面均向下凸起。该第二弧线的曲率或曲率变化情况可根据仿人机器人的左右摆动或俯仰的幅度、程度或角度确定。

上述第一弧线所在平面x-z与上述第二弧线所在平面y-z相互垂直，以此，可便于第一瓦结构1和第二瓦结构7在不同自由度方向上运动。此外，上述第一弧线的曲率与上述第二弧线的曲率可以相同或不同，具体可以根据其是仿生机器人的左右摆动方向还是俯仰方向，以及仿生机器人的重心移动范围等来确定。

第一过渡结构9包括在所述第一方向x上延伸的第一端，以及与该第一端相对设置的第二端。第一过渡结构9的第一端限定在所述第一方向x上延伸，以与第一瓦结构1的第一端相配合，例如是沿直线方向延伸。第一过渡结构9的第二端的延伸方向不做限定，例如，可以同样是在所述第一方向x上延伸，可以是沿直线或曲线延伸，能与第二瓦结构7的第三端相配合即可。第一过渡结构9的第一端与第二端相对设置可指该两端可以是不相邻的两侧，例如，第一过渡结构9的第一端和第二端如图2中第一过渡结构9的上侧和下侧。

第二过渡结构11包括在所述第一方向x上延伸的第一端，以及与该第一端相对设置的第二端。第二过渡结构11的第一端限定在所述第一方向x上延伸，以与第一瓦结构1的第二端相配合，例如是沿直线方向延伸。第二过渡结构11的第二端的延伸方向不做限定，例如，可以同样是在所述第一方向x上延伸，可以是沿直线或曲线延伸，能与第二瓦结构7的第四端相配合即可。第二过渡结构11的第一端与第二端相对设置可指该两端可以是不相邻的两侧，例如，第二过渡结构11的第一端和第二端如图2中第二过渡结构11的上侧和下侧。

第一基板5和第二基板6，固定于底座，均在所述第二方向y上延伸。第一基板5和第二基板6在所述第二方向y上延伸一定长度，且具有一定宽度。第一基板5和第二基板6可以是在所述第二方向y上沿上述第二弧线延伸；或者，虽然没有沿上述第二弧线延伸，但在所述第二方向y上延伸一定长度之后，第一基板5和第二基板6的至少一部分可以形成上述第二弧线的形状，例如，第一基板5和第二基板6均在所述第二方向y上沿直线延伸，且具有足够大的宽度，能够使得在第一基板5或第二基板6上画出上述第二弧线的形状。所述底座可以为腰部底座8。

其中，所述第一过渡结构9的第一端与所述第一瓦结构1的第一端滑动连接，所述第二过渡结构11的第一端与所述第一瓦结构1的第二端滑动连接，以限定所述第一瓦结构1沿所述第一弧线摆动。两者滑动连接可指该两者连接在一起，且可以相对运动，例如，可以通过轨道和滑动件相配合来实现滑动，可以通过所述第一过渡结构9和所述第二过渡结构11夹设在第一瓦结构1两侧，来实现连接或限位的作用。

所述第一基板5的一侧面与所述第二瓦结构7的第一端滑动连接，所述第二基板6的一侧面与所述第二瓦结构7的第二端滑动连接，以限定所述第二瓦结构7沿所述第二弧线摆动。所述第一基板5的一侧面可以是其中一个侧面或其中一个端面，所述第二基板6的一侧面可以是其中一个侧面或其中一个端面，如图3所示，所述第一基板5的一侧面可以是第一基板5的右侧，所述第二基板6的一侧面可以是第二基板6的左侧。与第二瓦结构7滑动连接时，第一基板5或第二基板6所采用的部位不同，则所采用的具体的滑动连接的方式可有所不同，例如，所述第一基板5的侧面和所述第二基板6的侧面通过轨道与滑动件相配合的方式夹设在第二瓦结构7的两侧，从而可以同时起到可相对运动和限定性连接的作用。另外，第一基板5和第二基板6可以直接或间接地连接至仿人机器人的其他部分，例如，仿人机器人上半身或仿人机器人下半身。

所述第一过渡结构9的第二端与所述第二瓦结构7的第三端固定连接，所述第二过渡结构11的第二端与所述第二瓦结构11的第四端固定连接。具体地可以通过一体成型或螺栓连接的方式进行固定连接。通过固定连接可以将第一瓦结构1的摆动范围更好地限定起来，从而将仿人机器人上半身和仿人机器人下半身连接起来，提高仿人机器人腰关节的抗冲击能力。

本些实施例中，由于采用了第一瓦结构和第二瓦结构，通过第一过渡结构和第二过渡结构分别与第一瓦结构的两端滑动连接，可使第一瓦结构沿第一弧线摆动，通过第一基板和第二基板分别与第二瓦结构的两端滑动连接，可使第二瓦结构沿第二弧线摆动，而且，由于第一弧线所在平面与第二弧线所在平面相互垂直，所以本实用新型实施例的腰关节能够使仿生机器人做出左右摆动和俯仰的动作。此外，由于本实用新型实施例的腰关节采用的瓦结构、基板等组成结构，所以对制造和安装的精度要求不高，且具有较强的抗冲击性。

上述实施例的仿人机器人腰关节主要是揭示了通过简单的方式实现腰关节仿照人体动作实现摆动和俯仰的核心构思，在将腰关节应用于仿人机器人时，具体地的连接方式可以视具体情况来确定。例如，仿人机器人腰关节中的第一瓦结构1可用于连接仿人机器人上半身，第一基板5和第二基板6可用于连接仿人机器人下半身，上述第一弧线可以向该仿人机器人上半身凸起，上述第二弧线可以向所述仿人机器人下半身凸起。如此一来，仿人机器人可以具有较强的抗冲击性。

更具体实施例中，参见图2和图3，可以在仿人机器人腰关节中设置腰部底座8，所述第一基板5和所述第二基板6固定于所述腰部底座8，所述腰部底座8用于连接所述仿人机器人下半身，以此可使固定更牢固，安装更简便。

在其他实施例中，仿人机器人腰关节中的第一瓦结构1可用于连接仿人机器人下半身，第一基板5和第二基板6可用于连接仿人机器人上半身，上述第一弧线可以向该仿人机器人下半身凸起，上述第二弧线可以向所述仿人机器人上半身凸起，即，连接方式上下颠倒过来，在适当设计各部件的连接方式、尺寸等的情况下，可以达到类似的抗冲击性强度。

上述各实施例的仿生机器人腰关节中，在具体实施时，可以采用多种不同方式实现，例如，可以采用多种方式实现不同部件之间的滑动连接。下面将以举例的方式说明本实用新型的具体实施例。

首先，对滑动连接的连接位置进行举例说明。

在一些实施例中，再参见图2，可以是所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘与所述第一瓦结构1的第一端的端面滑动连接，可以是所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘与所述第一瓦结构1的第二端的端面滑动连接。其中，所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘和所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘可以均为内侧的侧部边缘；或者，所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘和所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘可以是均为外侧的侧部边缘，在此情况下，所述第一瓦结构1的第一端的端面和所述第二瓦结构7的第二端的端面可以相应地为朝向内侧的端面，例如，通过U型弯曲使该两端面朝向内侧。

例如，所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘可以是图2中所示第一过渡结构9的右侧的上部边缘，所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘可以是图2中所示第二过渡结构11的左侧的上部边缘，第一瓦结构1的第一端的端面和第二端的端面可以分别是图2中所示第一瓦结构1的左端的端面和右端的端面(法线方向在第二方向y上)。如此一来，可以便于采用简单的方式对第一过渡结构9和第二过渡结构11进行固定，对第一瓦结构1进行限位。

再参见图3，可以是所述第一基板5的一侧面与所述第二瓦结构7的第一端的端面滑动连接，可以是所述第二基板6的一侧面与所述第二瓦结构7的第二端的端面滑动连接。例如，第一基板5的一侧面可以是图3中所示第一基板5的右侧，第二基板6的一侧面可以是图3中所示第二基板6的左侧。如此一来，可以便于采用简单的方式对第一基板5和第二基板6进行固定，对第二瓦结构7进行限位。

在其他实施例中，可以是所述第一过渡结构9的第一端的端面与所述第一瓦结构1的第一端的侧部边缘滑动连接，可以是所述第二过渡结构11的第一端的端面与所述第一瓦结构1的第二端的侧部边缘滑动连接，在此情况下，可以采用适当的结构对所述第一瓦结构1进行固定；可以是所述第一基板5的一端面与所述第二瓦结构7的第一端的侧部边缘滑动连接，可以是所述第二基板6的一端面与所述第二瓦结构7的第二端的侧部边缘滑动连接，在此情况下，可以采用适当的结构对所述第二瓦结构7进行固定。

接下来，对滑动连接的连接方式进行举例说明。

在一些实施例中，参见图2，上述各实施例的仿人机器人腰关节还可包括至少一个第一滚动件101和至少一个第二滚动件102；参见图3，上述各实施例的仿人机器人腰关节还可包括至少一个第三滚动件41和至少一个第四滚动件42。

再参见图2，可以是所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘包含至少一个滚道，可以是所述第一瓦结构1的第一端的端面包含至少一个滚道，例如，第一过渡结构9的滚道和第一瓦结构1的滚道可沿垂直图2所示纸面的方向，即，第一方向x。可以是所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘包含至少一个滚道，可以是所述第二瓦结构7的第二端的端面包含至少一个滚道。

第一滚动件101和相应的滚道相互配合，例如，所述第一滚动件101可以嵌扣于所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构1的第一端的端面的滚道之间。第二滚动件102和相应的滚道相互配合，例如，所述第二滚动件102可以嵌扣于所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构1的第二端的端面的滚道之间。

再参见图3，可以是所述第一基板5的一侧面包含至少一个滚道，可以是所述第二瓦结构7的第一端的端面包含至少一个滚道，例如，第一基板5的侧面(右侧面)的滚道和第二瓦结构7的第一端的端面的滚道可沿垂直图3所示纸面的方向，即，第一方向y。可以是所述第二基板6的一侧面包含至少一个滚道，可以是所述第二瓦结构7的第二端的端面包含至少一个滚道，例如，第二基板6的侧面(左侧面)的滚道和第二瓦结构7的第二端的端面的滚道可沿垂直图3所示纸面的方向，即，第一方向y。

第三滚动件41和相应的滚道相互配合，例如，所述第三滚动件41嵌扣于所述第一基板5的一侧面的滚道和所述第二瓦结构7的第一端的端面的滚道之间。第四滚动件42和相应的滚道相互配合，例如，所述第四滚动件42嵌扣于所述第二基板6的一侧面的滚道和所述第二瓦结构7的第二端的端面的滚道之间。

各部件(包括第一过渡结构9、第二过渡结构11、第一瓦结构1、第一基板5、第二基板6、第二瓦结构7)的滚道数量可以根据需要设置，例如，可以是一条、两条、三条等。滚动件同时嵌扣的滚道所在部件的数量可以一致，例如，第一过渡结构9的滚道的数量可以与第一瓦结构1的第一端的端面的滚道的数量相一致，第二过渡结构11的滚道的数量可以与第一瓦结构1的第二端的端面的滚道的数量相一致，第一基板5的滚道的数量可以与第二瓦结构7的第一端的端面的滚道的数量相一致，第二基板6的滚道的数量可以与第二瓦结构7的第二端的端面的滚道的数量相一致。

在一些实施例中，所述第一滚动件101、所述第二滚动件102、所述第三滚动件41及所述第四滚动件42中的至少一个可以为滚珠。所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘的滚道、所述第一瓦结构1的第一端的端面的滚道、所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘的滚道、所述第一瓦结构1的第二端的端面的滚道、所述第一基板5的一侧面的滚道、所述第二瓦结构7的第一端的端面的滚道、所述第二基板5的一侧面的滚道、及所述第二瓦结构7的第二端的端面的滚道中的至少一个为槽型滚道。位置对应的滚动件和滚道相对应。槽型滚道的槽口尺寸可以根据滚珠的尺寸来确定。

滚珠的数量与相应滚道可以相配合，举例来说，嵌扣于所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构1的第一端的端面的滚道之间的滚珠(第一滚动件101)的数量可根据所述第一过渡结构9的第一端的侧部边缘的滚道的长度和所述第一瓦结构1的第一端的端面的滚道的长度确定。嵌扣于所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构1的第二端的端面的滚道之间的滚珠(第二滚动件102)的数量可根据所述第二过渡结构11的第一端的侧部边缘的滚道的长度和所述第一瓦结构1的第二端的端面的滚道的长度确定。嵌扣于所述第一基板5的一侧面的滚道和所述第二瓦结构7的第一端的端面的滚道之间的滚珠(第三滚动件41)的数量可根据所述第一基板5的一侧面的滚道的长度和所述第二瓦结构7的第一端的端面的滚道的长度确定。嵌扣于所述第二基板6的一侧面的滚道和所述第二瓦结构7的第二端的端面的滚道之间的滚珠(第四滚动件42)的数量可根据所述第二基板6的一侧面的滚道的长度和所述第二瓦结构7的第二端的端面的滚道的长度确定。例如，可以按滚珠排列的长度与滚道的长度呈一定比例的标准确定每个滚道中嵌扣滚珠的数量，比例可以为一比二、一比一等，具体地，可以使滚珠占满其嵌扣的滚道。

本些实施例中，采用滚珠和槽型滚道相扣合来实现部件之间的滑动连接，能够使得制造简单，易于安装，而且简单的构造可以使得腰关节具有较强的抗冲击性。

在其他实施例中，各部件(包括第一过渡结构9、第二过渡结构11、第一瓦结构1、第一基板5、第二基板6、第二瓦结构7)的滚道可以是导轨，各滚动件(包括第一滚动件101、第二滚动件102、第三滚动件41、第四滚动件42)可以是轮型的结构。

进一步地，对部件中的固定连接关系进行举例说明。

在仿人机器人腰关节中，第一过渡结构9和第二过渡结构11可以起到过渡连接的作用，可以连接在不同自由度上摆动的部件。若要利用第一过渡结构9的第一端和第二过渡结构11的第一端将第一瓦结构1限定起来，需要采用一些方式将两个过渡结构固定起来。在一些实施例中，可以利用支撑件将第一过渡结构9的第一端和第二过渡结构11的第一端固定连接起来，具体而言，参见图1，上述各实施例的仿人机器人腰关节还可包括至少一个第一支撑件2，所述第一支撑件2可连接所述第一过渡结构9的第一端和所述第二过渡结构11的第一端。该第一支撑件2的数量可以是一个或多个，例如，为两个。该第一支撑件2可以为杆型、长条形等。

在一些实施例中，所述第一支撑件2可以是可拆卸地连接所述第一过渡结构9的第一端和所述第二过渡结构11的第一端。例如，该第一支撑件2可以通过螺钉或螺栓连接于第一过渡结构9的第一端和第二过渡结构11的第一端，此时，第一过渡结构9的第一端和第二过渡结构11的第一端可以设置有相应的螺孔、螺纹等。或者，该第一支撑件2可以卡扣连接于第一过渡结构9的第一端和第二过渡结构11的第一端。本实施例中，可拆卸的连接方式能够便于第一瓦结构1等安装，从而便于仿人机器人腰关节安装。在其他实施例中，该第一支撑件2可以固定连接于第一过渡结构9的第一端和第二过渡结构11的第一端，此时，可以沿第一瓦结构1摆动的方向安装或拆卸第一瓦结构。

在仿人机器人腰关节中，第一基板5和第二基板6可以起到直接或间接连接仿人机器人其他某一部分(下半身或上半身)的作用。可以采用适当的方式对第一基板5和第二基板6进行固定。例如，参见图1，上述各实施例的仿人机器人腰关节还可包括至少一个第二支撑件3，所述第二支撑件3可连接所述第一基板5和所述第二基板6。该第二支撑件3的数量可以是一个或多个，例如，为两个。该第二支撑件3可以为杆型、长条形等。

在一些实施例中，所述第二支撑件3可以是可拆卸地连接所述第一基板5和所述第二基板6。例如，第二支撑件3可以通过螺钉或螺栓连接第一基板5和第二基板6，此时，第一基板5和第二基板6可以设置有相应的螺孔、螺纹等。或者，第二支撑件3可以通过卡扣的方式连接第一基板5和第二基板6。本实施例中，可拆卸的连接方式能够便于第二瓦结构7等安装，从而便于仿人机器人腰关节安装。在其他实施例中，第二支撑件3可以固定地与接第一基板5和第二基板6连接。

为使本领域技术人员更好地了解本实用新型，下面将以具体实施例说明本实用新型的实施方式。

如图1至图3所示，一些具体实施例的仿人机器人腰关节可包括第一瓦结构1(腰摆动滑板)、第一支撑件2(支撑杆一)、第二支撑杆3(支撑杆二)、第一滚动件41(滚珠一)、第二滚动件42(滚珠一)、第一基板5(腰俯仰左基板)、第二基板6(腰俯仰右基板)、第二瓦结构7(腰俯仰滑板)、腰部底座8，第一过渡结构9(腰摆动后基板)，第三滚动件101(滚珠二)、第四滚动件102(滚珠二)、第二过渡结构11(腰摆动前基板)等。

第一瓦结构1前后两侧可各设计有两条滚道，第一瓦结构1可用于与仿人机器人上半身固定连接。第一瓦结构1可以作为腰摆动滑板。腰摆动滑板与仿人机器人上半身可固定连接为一体，以此，能够提高仿人机器人上半身的刚性和稳定性。

第一支撑件2可以是左右各一个，可通过螺钉与第一过渡结构9和第二过渡结构11安装固定。第一支撑件2可以为支撑杆。通过支撑件的连接，有助于提升腰摆动基板整体的刚性，在机器人运动过程中能够降低上半身的晃动。

第二支撑杆3可以是前后各一个，通过螺钉与第一基板5和第二基板6安装固定。第二支撑杆3可以为支撑杆。通过支撑杆的连接，有助于提升腰俯仰基板整体的刚性，在运动过程中降低上身的晃动；

第一滚动件41和第二滚动件42分别设置在第二瓦结构7的左右两侧，可各有两排。第二瓦结构7的左右两侧可各设计有两条滚道，第一滚动件41和第二滚动件42可以为滚珠，滚珠分别沿着第二瓦结构7与第一基板5、第二基板6相配合的滚道均匀分布排列，每排滚珠的数量可以以滚道长度为准。仿人机器人上半身可以通过滚珠与滚道的配合安装来进行支撑，左右两侧可各布置两排滚道和滚珠，有助于提升仿人机器人的抗冲击能力，滚珠在滚道内滚动可实现仿人机器人上半身的俯仰动作。

第一基板5、第二基板6可分别在腰部底座8左右两侧安装固定，腰部底座8可用于与仿人机器人下半身固定连接。第一基板5、第二基板6可以作为腰俯仰基板。腰俯仰基板通过支撑杆的连接固定形成闭合，腰部底座与仿人机器人下半身固定连接为一体，能够提高仿人机器人腰关节的刚性和稳定性。

第一过渡结构9、第二过渡结构11可分别在第二瓦结构7前后两侧安装固定。第一过渡结构9、第二过渡结构11可以作为腰摆动基板。腰摆动基板通过支撑杆的连接固定形成闭合，组成了腰俯仰和腰摆动的过渡结构，能够提高机器人腰关节的刚性和稳定性。

第三滚动件101和第四滚动件102可分别设置在第一瓦结构1的前后两侧，可各分布两排，第三滚动件101和第四滚动件102可以为滚珠，滚珠可分别沿着第一瓦结构1与第一过渡结构9、第二过渡结构11相配合的滚道均匀分布排列，每排滚珠的数量可以以滚道长度为准。仿人机器人上半身可通过滚珠与滚道的配合安装来进行支撑，前后两侧可各布置两排滚道和滚珠，有助于提升仿人机器人的抗冲击能力，滚珠在滚道内滚动实现了机器人上身的摆动动作。

本实施例中，仿人机器人腰关节能够作为仿人机器人腰关节的旋转位置，当仿人机器人在运动过程中，腰摆动滑板与上半身连接固定，腰摆动滑板前后两侧的滚道通过滚珠与腰摆动基板的滚道配合安装，通过滚珠的滚动实现上半身的左右摆动；腰俯仰滑板与腰摆动基板固定，腰俯仰滑板左右两侧的滚道通过滚珠与腰俯仰基板的滚道配合安装，通过滚珠的滚动实现上半身的前后俯仰，从而能够实现机器人的各种动作。由于巧妙地采用了瓦扣合的结构，本实用新型实施例的仿人机器人腰关节能够在有限的空间内实现仿人机器人的俯仰和摆动动作，能够配合仿人机器人本体腰自旋，在仿人机器人运动过程中能够实现机器人腰部三自由度的旋转动作，并且该瓦扣合(摆动瓦结构)的结构具有较高的抗冲击能力，在仿人机器人跳跃和行走的冲击下仍能正常工作，且其制造和安装精度要求都不高，还能通过优化腰关节的结构空间大大减小整个关节的重量，从而提高仿人机器人的运动性能和环境适应能力。本实施例的仿人机器人腰关节能够克服现有的三自由度转动并联机构，如球面机构要求每个转动轴线均汇交于空间一点，对制造和安装精度提出更高要求的问题，还能克服3-RUU、argos等机构结构相对复杂、制造成本较高、重量大、抗冲击性不强的问题。

此外，本实用新型实施例还提供一种仿人机器人。图4是本实用新型一实施例的仿人机器人的结构示意图。参见图4，一些实施例的仿人机器人可包括：仿生机器人上半身100、仿生机器人下半身200及仿人机器人腰关节300。其中，仿人机器人腰关节300的具体实施方式可以根据上述实施例的描述得知，故重复之处不再赘述。其中的仿生机器人上半身100和仿生机器人下半身200的具体结构不做限定，只要能与仿人机器人腰关节300连接即可。

在本实用新型各实施例的仿人机器人腰关节中，参见图1至图3，设置有上述第一瓦结构1、第一基板5、第二基板6等部件，其中，所述仿生机器人上半身100可与所述第一瓦结构1连接，所述仿生机器人下半身200可与所述第一基板5和所述第二基板6连接。具体而言，所述仿生机器人下半身200与所述第一基板5和所述第二基板6可以是直接连接或间接连接，例如，仿人机器人腰关节中还设置有底座，例如，腰部底座8，则仿生机器人下半身200可经由该底座与所述第一基板5和所述第二基板6连接。具体而言，可以是所述第一基板5和所述第二基板6固定于所述腰部底座8，所述腰部底座8用于连接所述仿人机器人下半身200。

本实施例中，通过仿生机器人上半身100与第一瓦结构1连接，第一基板5和第二基板6与仿生机器人下半身200，能够提高仿人机器人的稳定性和抗冲击性。

综上所述，本实用新型实施例的仿人机器人腰关节和仿人机器人，由于采用摆动瓦结构，所以具有较高的抗冲击能力，且对制造和安装精度要求都不高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本实用新型的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿人机器人腰关节，其特征在于，包括：

第一瓦结构，包括在第一方向上沿第一弧线延伸的第一端和第二端；

第二瓦结构，包括在垂直于所述第一方向的第二方向上沿第二弧线延伸的第一端和第二端，以及相对设置的第三端和第四端；所述第一弧线所在平面与所述第二弧线所在平面相互垂直；

第一过渡结构，包括在所述第一方向上延伸的第一端，以及与该第一端相对设置的第二端；

第二过渡结构，包括在所述第一方向上延伸的第一端，以及与该第一端相对设置的第二端；

第一基板和第二基板，固定于底座，均在所述第二方向上延伸；

其中，所述第一过渡结构的第一端与所述第一瓦结构的第一端滑动连接，所述第二过渡结构的第一端与所述第一瓦结构的第二端滑动连接，以限定所述第一瓦结构沿所述第一弧线摆动；所述第一基板的一侧面与所述第二瓦结构的第一端滑动连接，所述第二基板的一侧面与所述第二瓦结构的第二端滑动连接，以限定所述第二瓦结构沿所述第二弧线摆动；所述第一过渡结构的第二端与所述第二瓦结构的第三端固定连接，所述第二过渡结构的第二端与所述第二瓦结构的第四端固定连接。

2.如权利要求1所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘与所述第一瓦结构的第一端的端面滑动连接，所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘与所述第一瓦结构的第二端的端面滑动连接；所述第一基板的一侧面与所述第二瓦结构的第一端的端面滑动连接，所述第二基板的一侧面与所述第二瓦结构的第二端的端面滑动连接。

3.如权利要求2所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，还包括：至少一个第一滚动件、至少一个第二滚动件、至少一个第三滚动件及至少一个第四滚动件；

所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘包含至少一个滚道；所述第一瓦结构的第一端的端面包含至少一个滚道；所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘包含至少一个滚道；所述第二瓦结构的第二端的端面包含至少一个滚道；

所述第一滚动件嵌扣于所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道之间；所述第二滚动件嵌扣于所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道之间；

所述第一基板的一侧面包含至少一个滚道；所述第二瓦结构的第一端的端面包含至少一个滚道；所述第二基板的一侧面包含至少一个滚道；所述第二瓦结构的第二端的端面包含至少一个滚道；

所述第三滚动件嵌扣于所述第一基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道之间；所述第四滚动件嵌扣于所述第二基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道之间。

4.如权利要求3所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，所述第一滚动件、所述第二滚动件、所述第三滚动件及所述第四滚动件为滚珠；

所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道、所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道、所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道、所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道、所述第一基板的一侧面的滚道、所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道、所述第二基板的一侧面的滚道、及所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道均为槽型滚道。

5.如权利要求4所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，

嵌扣于所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第一过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道的长度和所述第一瓦结构的第一端的端面的滚道的长度确定；

嵌扣于所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道和所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第二过渡结构的第一端的侧部边缘的滚道的长度和所述第一瓦结构的第二端的端面的滚道的长度确定；

嵌扣于所述第一基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第一基板的一侧面的滚道的长度和所述第二瓦结构的第一端的端面的滚道的长度确定；

嵌扣于所述第二基板的一侧面的滚道和所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道之间的滚珠的数量根据所述第二基板的一侧面的滚道的长度和所述第二瓦结构的第二端的端面的滚道的长度确定。

6.如权利要求1所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，还包括：至少一个第一支撑件和至少一个第二支撑件；

所述第一支撑件连接所述第一过渡结构的第一端和所述第二过渡结构的第一端；所述第二支撑件连接所述第一基板和所述第二基板。

7.如权利要求6所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，所述第一支撑件可拆卸地连接所述第一过渡结构的第一端和所述第二过渡结构的第一端；所述第二支撑件可拆卸地连接所述第一基板和所述第二基板。

8.如权利要求1所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，所述第一瓦结构用于连接仿人机器人上半身；所述第一基板和所述第二基板用于连接仿人机器人下半身；所述第一弧线向所述仿人机器人上半身凸起；所述第二弧线向所述仿人机器人下半身凸起。

9.如权利要求8所述的仿人机器人腰关节，其特征在于，所述底座为腰部底座；

所述腰部底座用于连接所述仿人机器人下半身。

10.一种仿人机器人，其特征在于，包括：仿生机器人上半身、仿生机器人下半身及如权利要求1至9任一项所述的仿人机器人腰关节；

所述仿生机器人上半身与所述第一瓦结构连接，所述仿生机器人下半身与所述底座连接。

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