[發明專利]一種仿人機器人的雙T型腰關節結構

有效

• 申請號: 200910099370.4
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101579860A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 朱秋國;熊蓉;周建軍;張大松;褚健
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明屬于機器人領域，涉及一種仿人機器人的雙T型腰關節結構。

背景技術

迄今為止，世界上研制比較成功的機器人腰部大部分采用帶編碼器的電機和諧波減速器作為機器人關節的驅動裝置。如日本的ASIMO，HRP-2，韓國的KHR-3。腰關節是機器人上身和下肢連接的重要關節，而且在承受上身重量的同時還需要克服因上身的不平衡帶來的影響，所以大多數機器人都是沒有腰的，像ASIMO、KHR-3也只有一個偏轉自由度。

中國專利CN1864942A公開了一種仿人機器人的腰結構，它具有腰俯仰和中轉兩個自由度，但該結構的腰部剛性和電機連接上存在不足。

發明內容

本發明的目的是為充分考慮腰的剛性要求、電機使用壽命和傳動效率等因素，而提出一種仿人機器人的雙T型腰關節結構。

本發明的仿人機器人的雙T型腰關節結構，包括腰中轉結構和腰俯仰結構兩部分：

腰中轉結構包括由平板和圓筒構成的T型腰主板，由同軸線裝置的第一剛輪、第一波發生器和第一柔輪組成的中轉諧波減速器，由上部框架和下部圓筒構成的腰中轉軸以及電機，中轉諧波減速器的第一剛輪固定于腰主板上，第一剛輪的軸線與腰主板的圓筒軸線重合，電機帶有第一編碼器，通過電機法蘭固定在腰中轉軸下部圓筒內，電機軸與電機軸套固接在一起，電機軸套與第一波發生器通過鍵連接。在電機軸套的兩端分別有第一深溝球軸承和第二深溝球軸承，腰中轉軸的下部圓筒置于腰主板的圓筒中，在腰中轉軸圓筒外壁和腰主板圓筒內壁之間設有作軸向和徑向支撐的交叉滾子軸承和深溝球軸承；

腰俯仰結構包括圓筒和由同軸線裝置的第二剛輪、第二波發生器和第二柔輪組成的俯仰諧波減速器，圓筒固定在腰中轉軸上部框架的一側，俯仰諧波減速器的第二剛輪固定在腰中轉軸上部框架的另一側，第二剛輪和圓筒軸線重合，第二波發生器與俯仰諧波減速器的輸入軸連接，輸入軸上安裝第一同步帶輪，帶有第二編碼器的俯仰電機的機座與俯仰諧波減速器的外殼固定，俯仰電機軸上安裝有第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪通過同步帶相連，在俯仰諧波減速器的輸出軸上安裝有右邊板，圓筒上通過軸承安裝有左邊板，右邊板和左邊板通過上面板相連。

本發明以腰主板為主的下T型結構和由腰中轉軸、左右邊板和腰上面板組成的上T型結構共同構成了腰部的雙T型結構，兩個T型結構之間通過一個交叉滾子軸承和一個深溝球軸承來實現相對轉動，交叉滾子軸承和深溝球軸承分別承受兩個T型結構之間的軸向和徑向力。雙T型結構增強了腰部的整體強度和剛度，擴大了腰部的運動范圍，可以承受上身重量及身體不平衡運動帶來的影響，滿足了上身實施作業的要求。通過對電機軸的處理，可以有效的將運動過程中產生的軸向和徑向力經過電機軸套傳遞到兩端的深溝球軸承上，規范了電機的使用方法，延長了電機的使用壽命，同時保證轉軸的同軸度要求，使得傳動的精度和效率都得到了保障，提高了整個系統的可靠性。

附圖說明

圖1是仿人機器人的雙T型腰關節結構剖視圖；

圖2是本發明的整體實體圖；

圖3是中轉諧波減速器示意圖。

上述圖中：1.腰主板，2.中轉諧波減速器，3.第一剛輪，4.第一深溝球軸承，5.電機軸套，6.第一波發生器，7.第一柔輪，8.交叉滾子軸承，9.腰中轉軸，10.第二深溝球軸承，11.電機法蘭，12.深溝球軸承，13.輸出軸，14.電機，15.第一編碼器，16.左邊板，17.圓筒，18.上面板，19.俯仰諧波減速器，20.第二剛輪，21.第二波發生器，22.第二柔輪，23.外殼，24.右邊板，25.第一同步帶輪，26.入軸，27.第二編碼器，28.俯仰電機，29.機座，30.第二同步帶輪。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本發明。

參照附圖，本發明的仿人機器人的雙T型腰關節結構包括腰中轉結構和腰俯仰結構兩部分：