CN220164042U - 一种模块化的机器人髋关节结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化的机器人髋关节结构，包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件和第二驱动件的输出端分别连接有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮之间设有齿轮支架，所述齿轮支架分别与第一锥齿轮和第二锥齿轮转动连接，所述齿轮支架转动连接有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮分别与第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，所述第三锥齿轮固定安装有模块后壳。本实用新型取得的有益效果：实现控制被驱动件在两个自由度上的运动，有效提高了髋关节结构的紧凑度，达到了结构紧凑的优点。

Description

一种模块化的机器人髋关节结构

技术领域

本实用新型涉及髋关节结构的技术领域，具体涉及一种模块化的机器人髋关节结构。

背景技术

足式机器人运动具有负载重、冲击大的特点，因此对于其关节驱动模块的力矩具有更高的要求。足式机器人髋关节需要具备两个自由度，即髋关节需要驱动腿部进行前后、左右方向的摆动。然而，机器人实际运动过程中腿部前后摆动的力矩需求往往大于左右摆动，因此采用传统串联式关节设计会导致髋关节前后摆动自由度的输出力矩不足，而左右摆动自由度的输出力矩过剩。

公告号为CN102128213B的中国实用新型专利公开了皮带传动十字整轴式两自由度万向节机构，横轴与纵轴垂直设置，第一大带轮、第一锥齿轮与第三锥齿轮、第二大带轮关于横轴对称设置，中心套筒位于第一锥齿轮与第三锥齿轮之间，第一大带轮、第一锥齿轮、第三锥齿轮、第二大带轮与纵轴之间分别设置有一个滚动轴承，第一大带轮与第一锥齿轮固定连接，第三锥齿轮与第二大带轮固定连接；纵轴的两端安装在两个支架上，第一大带轮通过第一皮带与相应的一个小带轮传动连接，用于调整执行器末端的姿态。

上述万向节机构虽然能够实现两个自由度的驱动，但需要输出端分别连接第二锥齿轮和第四锥齿轮，连接锥齿轮的结构体积会相应增加，应用在足式机器人上时存在结构不紧凑的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种模块化的机器人髋关节结构，其包括第一驱动件和第二驱动件，该模块化的机器人髋关节结构具有结构紧凑的优点。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种模块化的机器人髋关节结构，包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件和第二驱动件的输出端分别连接有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮之间设有齿轮支架，所述齿轮支架分别与第一锥齿轮和第二锥齿轮转动连接，所述齿轮支架转动连接有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮分别与第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，所述第三锥齿轮固定安装有模块后壳。

通过这样的设置：达到了结构紧凑的优点，比传统的单电机驱动结构有更好的动力性能和稳定性，形成了闭式传动，具有较高的传动效率。

作为优选，还包括外壳，所述第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮均位于外壳内，所述外壳与第三锥齿轮转动连接且周向卡接，所述外壳分别与第一锥齿轮和第二锥齿轮转动连接。

通过这样的设置：提高美观性，起到保护传动结构的作用。

作为优选，所述外壳包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和第二壳体可拆卸连接，所述第一壳体固定连接有第一连接座，所述第二壳体固定连接有第二连接座，所述第一连接座和第二连接座均与齿轮支架固定连接。

通过这样的设置：能够起到方便装配外壳的作用，外壳能够给齿轮支架提供支撑力，使齿轮支架保持在准确的位置上，防止齿轮支架松动而导致第三锥齿轮运动位置的不准确，起到提高结构可靠性的作用。

作为优选，所述第一连接座和第二连接座之间设有过线槽，所述齿轮支架设有过线孔，所述模块后壳设有通孔，所述过线孔两端分别与过线槽和通孔连通。

通过这样的设置：起到方便安装电线的作用，并能够防止电线在髋关节结构运动过程中发生缠绕。

作为优选，所述过线槽、过线孔和通孔的中轴线重合。

通过这样的设置：减小电线的弯曲，进一步防止电线发生缠绕。

作为优选，所述齿轮支架设有定位面，所述第一连接座和第二连接座均与定位面贴合。

通过这样的设置：能够起到定位齿轮支架的作用，保证齿轮支架的安装精度。

作为优选，所述第一连接座和第二连接座均穿设有与定位面螺纹连接的支架螺钉。

通过这样的设置：实现第一连接座和第二连接座与齿轮支架固定连接的功能。

作为优选，所述第一锥齿轮外部套设有与外壳抵接第一外轴承，所述第二锥齿轮外部套设有与外壳抵接第二外轴承，所述第三锥齿轮外部套设有与外壳抵接第三外轴承。

通过这样的设置：实现第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮分别与外壳转动连接的功能。

作为优选，所述第一锥齿轮内部套设有与齿轮支架抵接第一内轴承，所述第二锥齿轮内部套设有与齿轮支架抵接第二内轴承，所述第三锥齿轮内部套设有与齿轮支架抵接第三内轴承。

通过这样的设置：实现第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮分别与齿轮支架转动连接的功能。

作为优选，所述第一锥齿轮靠近第二锥齿轮的一端设有与支架抵接的第一滚针轴承，所述第二锥齿轮靠近第一锥齿轮的一端设有与支架抵接的第二滚针轴承。

通过这样的设置：能够在需要承受较大载荷的方向上提供更大的支撑力上限，能够起到提高可靠性的作用。

相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：

1、该髋关节结构只需要将被驱动件连接到模块后壳，通过第三锥齿轮带动模块后壳和被驱动件运动，即可实现控制被驱动件在两个自由度上的运动，且模块后壳和模块后壳只需要连接在髋关节结构的一侧，有效提高了髋关节结构的紧凑度，达到了结构紧凑的优点。

2、通过第一驱动件和第二驱动件分别给第一锥齿轮和第二锥齿轮提供动力，从而能够保证了髋关节结构的输出力矩上限能够满足其使用需求。相对设置的第一驱动件和第二驱动件同轴设置，能够使第一驱动件和第二驱动件直接与第一锥齿轮和第二锥齿轮连接，能够提升结构整体的刚度。比传统的单电机驱动结构有更好的动力性能和稳定性。

3、该髋关节结构中第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮的组合形成了闭式传动，具有较高的传动效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种模块化的机器人髋关节结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中一种模块化的机器人髋关节结构的拆解示意图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

11、第一驱动件；12、第二驱动件；13、第一锥齿轮；14、第二锥齿轮；15、第三锥齿轮；16、模块后壳；21、齿轮支架；22、定位面；23、支架螺钉；24、过线槽；25、过线孔；26、通孔；31、外壳；32、第一壳体；33、第二壳体；34、第一连接座；35、第二连接座；41、第一外轴承；42、第二外轴承；43、第三外轴承；51、第一内轴承；52、第二内轴承；53、第三内轴承；61、第一滚针轴承；62、第二滚针轴承。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

参考图1和图2，一种模块化的机器人髋关节结构，包括第一驱动件11、第二驱动件12和外壳31，第一驱动件11和第二驱动件12均为电机。

第一驱动件11和第二驱动件12的输出端分别连接有第一锥齿轮13和第二锥齿轮14，第一锥齿轮13和第二锥齿轮14之间设有齿轮支架21，齿轮支架21分别与第一锥齿轮13和第二锥齿轮14转动连接，齿轮支架21转动连接有第三锥齿轮15，第三锥齿轮15分别与第一锥齿轮13和第二锥齿轮14啮合，第三锥齿轮15固定安装有模块后壳16。模块后壳16用于安装机器人腿部电机，当模块后壳16运动时，能够带动机器人退步电机转动并调节角度。第一连接座34和第二连接座35之间设有过线槽24，齿轮支架21设有过线孔25，模块后壳16设有通孔26，过线孔25两端分别与过线槽24和通孔26连通，过线槽24、过线孔25和通孔26的中轴线重合。

第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15均位于外壳31内，外壳31与第三锥齿轮15转动连接且周向卡接，外壳31分别与第一锥齿轮13和第二锥齿轮14转动连接。外壳31包括第一壳体32和第二壳体33，第一壳体32和第二壳体33可拆卸连接，第一壳体32固定连接有第一连接座34，第二壳体33固定连接有第二连接座35，第一连接座34和第二连接座35均与齿轮支架21固定连接。齿轮支架21设有定位面22，第一连接座34和第二连接座35均与定位面22贴合。第一连接座34和第二连接座35均穿设有与定位面22螺纹连接的支架螺钉23。

第一锥齿轮13外部套设有与外壳31抵接第一外轴承41，第二锥齿轮14外部套设有与外壳31抵接第二外轴承42，第三锥齿轮15外部套设有与外壳31抵接第三外轴承43。第一锥齿轮13内部套设有与齿轮支架21抵接的第一内轴承51，第二锥齿轮14内部套设有与齿轮支架21抵接的第二内轴承52，第三锥齿轮15内部套设有与齿轮支架21抵接的第三内轴承53。第一锥齿轮13靠近第二锥齿轮14的一端设有与支架抵接的第一滚针轴承61，第二锥齿轮14靠近第一锥齿轮13的一端设有与支架抵接的第二滚针轴承62。

第一驱动件11和第二驱动件12安装在机器人的机身上。当第一锥齿轮13和第二锥齿轮14以相同的角速度反向旋转时，第三锥齿轮15在原位转动，从而能够带动模块后壳16在原位自转。而当第一锥齿轮13和第二锥齿轮14以相同的角速度同向旋转时，能够带动第三锥齿轮15绕第一锥齿轮13和第二锥齿轮14公转，并电动模块后壳16绕第一锥齿轮13和第二锥齿轮14公转，从而实现了带动模块后壳16在两个自由度上的运动。

本实施例具有以下优点：

该髋关节结构只需要将被驱动件连接到模块后壳16，通过第三锥齿轮15带动模块后壳16和被驱动件运动，即可实现控制被驱动件在两个自由度上的运动，且模块后壳16和模块后壳16只需要连接在髋关节结构的一侧，有效提高了髋关节结构的紧凑度，达到了结构紧凑的优点。

通过第一驱动件11和第二驱动件12分别给第一锥齿轮13和第二锥齿轮14提供动力，从而能够保证了髋关节结构的输出力矩上限能够满足其使用需求。相对设置的第一驱动件11和第二驱动件12同轴设置，能够使第一驱动件11和第二驱动件12直接与第一锥齿轮13和第二锥齿轮14连接，能够提升结构整体的刚度。比传统的单电机驱动结构有更好的动力性能和稳定性。

该髋关节结构中第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15的组合形成了闭式传动，具有较高的传动效率。

通过外壳31罩住第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15，提高美观性，并能够防止异物卡入第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15内，起到保护传动结构的作用。通过外壳31和齿轮支架21同时与第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15转动连接，能够起到提高对第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15支撑力上限的作用，进一步提高结构可靠性。

通过可拆卸的第一壳体32和第二壳体33的设置，能够起到方便装配外壳31的作用。第一壳体32和第二壳体33分别通过第一连接座34和第二连接座35与齿轮支架21连接，外壳31能够给齿轮支架21提供支撑力，使齿轮支架21保持在准确的位置上，防止齿轮支架21松动而导致第三锥齿轮15运动位置的不准确，起到提高结构可靠性的作用。

当需要将电线连接到模块后壳16上的被驱动件时，将电线穿过过线槽24、过线孔25和通孔26，从而能够将电线连接到模块后壳16上的被驱动件，起到方便安装电线的作用，并能够防止电线在髋关节结构运动过程中发生缠绕。

过线槽24、过线孔25和通孔26的中轴线重合，进一步方便将电线穿过过线槽24、过线孔25和通孔26，减小电线的弯曲，进一步防止电线发生缠绕。

通过定位面22与第一连接座34和第二连接座35贴合，能够起到定位齿轮支架21的作用，保证齿轮支架21的安装精度。

支架螺钉23的设置，实现第一连接座34和第二连接座35与齿轮支架21固定连接的功能。

通过第一外轴承41、第二外轴承42和第三外轴承43的设置，实现第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15分别与外壳31转动连接的功能。

通过第一内轴承51、第二内轴承52和第三内轴承53的设置，实现第一锥齿轮13、第二锥齿轮14和第三锥齿轮15分别与齿轮支架21转动连接的功能。

通过第一滚针轴承61和第二滚针轴承62的设置，能够起到提高齿轮支架21给第一锥齿轮13和第二锥齿轮14在轴向上的支撑力，从而能够在需要承受较大载荷的方向上提供更大的支撑力上限，能够起到提高可靠性的作用。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种模块化的机器人髋关节结构，包括第一驱动件(11)和第二驱动件(12)，所述第一驱动件(11)和第二驱动件(12)的输出端分别连接有第一锥齿轮(13)和第二锥齿轮(14)，其特征在于：所述第一锥齿轮(13)和第二锥齿轮(14)之间设有齿轮支架(21)，所述齿轮支架(21)分别与第一锥齿轮(13)和第二锥齿轮(14)转动连接，所述齿轮支架(21)转动连接有第三锥齿轮(15)，所述第三锥齿轮(15)分别与第一锥齿轮(13)和第二锥齿轮(14)啮合，所述第三锥齿轮(15)固定安装有模块后壳(16)。

2.根据权利要求1所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：还包括外壳(31)，所述第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)和第三锥齿轮(15)均位于外壳(31)内，所述外壳(31)与第三锥齿轮(15)转动连接且周向卡接，所述外壳(31)分别与第一锥齿轮(13)和第二锥齿轮(14)转动连接。

3.根据权利要求2所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述外壳(31)包括第一壳体(32)和第二壳体(33)，所述第一壳体(32)和第二壳体(33)可拆卸连接，所述第一壳体(32)固定连接有第一连接座(34)，所述第二壳体(33)固定连接有第二连接座(35)，所述第一连接座(34)和第二连接座(35)均与齿轮支架(21)固定连接。

4.根据权利要求3所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述第一连接座(34)和第二连接座(35)之间设有过线槽(24)，所述齿轮支架(21)设有过线孔(25)，所述模块后壳(16)设有通孔(26)，所述过线孔(25)两端分别与过线槽(24)和通孔(26)连通。

5.根据权利要求4所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述过线槽(24)、过线孔(25)和通孔(26)的中轴线重合。

6.根据权利要求3所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述齿轮支架(21)设有定位面(22)，所述第一连接座(34)和第二连接座(35)均与定位面(22)贴合。

7.根据权利要求6所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述第一连接座(34)和第二连接座(35)均穿设有与定位面(22)螺纹连接的支架螺钉(23)。

8.根据权利要求2所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述第一锥齿轮(13)外部套设有与外壳(31)抵接第一外轴承(41)，所述第二锥齿轮(14)外部套设有与外壳(31)抵接第二外轴承(42)，所述第三锥齿轮(15)外部套设有与外壳(31)抵接第三外轴承(43)。

9.根据权利要求1所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述第一锥齿轮(13)内部套设有与齿轮支架(21)抵接的第一内轴承(51)，所述第二锥齿轮(14)内部套设有与齿轮支架(21)抵接的第二内轴承(52)，所述第三锥齿轮(15)内部套设有与齿轮支架(21)抵接的第三内轴承(53)。

10.根据权利要求1所述的模块化的机器人髋关节结构，其特征在于：所述第一锥齿轮(13)靠近第二锥齿轮(14)的一端设有与支架抵接的第一滚针轴承(61)，所述第二锥齿轮(14)靠近第一锥齿轮(13)的一端设有与支架抵接的第二滚针轴承(62)。