[發(fā)明專利]基于錐齒輪差動耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010169569.2
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN101837592A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宏;王濱;朱俊杰;劉伊威;孫奎;周揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人頭部。

背景技術(shù)

仿人機(jī)器人是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。仿人機(jī)器人頭部作為仿人機(jī)器人的重要組成部分，其作用在于模仿人類頭部運(yùn)動，并搭載相機(jī)等傳感器實(shí)現(xiàn)視覺測量與控制，同時應(yīng)具備仿人的外觀造型，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的親和性。

現(xiàn)有的仿人機(jī)器人頭部一般都將控制系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)本體分離做成一個單獨(dú)的控制箱或盒，因而體積大，獨(dú)立關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積較大，占用頭部較大空間，且較多的采用獨(dú)立關(guān)節(jié)的仿人機(jī)器人頭部只具有俯仰和回轉(zhuǎn)兩個運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的仿人機(jī)器人頭部結(jié)構(gòu)不緊湊，獨(dú)立關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積較大，占用頭部較大空間，且只具有俯仰和回轉(zhuǎn)兩個運(yùn)動的問題，進(jìn)而提供了一種基于錐齒輪差動耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：所述仿人機(jī)器人頭部由頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，頸部基關(guān)節(jié)、頸部底座、頭部外殼、兩個相機(jī)和兩個相機(jī)安裝調(diào)整滑板構(gòu)成，所述頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由第一盤式無刷直流電機(jī)、行星齒輪減速器、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座、相機(jī)回轉(zhuǎn)支架、回轉(zhuǎn)空心套軸、深溝球軸承和關(guān)節(jié)角度反饋軸構(gòu)成，所述第一盤式無刷直流電機(jī)的輸出端與行星齒輪減速器的輸入端傳動連接，所述行星齒輪減速器裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座的內(nèi)孔中，所述行星齒輪減速器的輸出軸固裝在回轉(zhuǎn)空心套軸的內(nèi)孔中，所述回轉(zhuǎn)空心套軸裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支架的內(nèi)孔中，所述相機(jī)回轉(zhuǎn)支架通過深溝球軸承裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座的上部，所述關(guān)節(jié)角度反饋軸的一端裝在回轉(zhuǎn)空心套軸的內(nèi)孔中，每個相機(jī)通過相對應(yīng)的調(diào)整滑板裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支架的上端面上；

所述頸部基關(guān)節(jié)包括驅(qū)動器支板、頸部基關(guān)節(jié)支座、空套差動錐齒輪、空套軸承、鎖緊軸、運(yùn)動輸出支架、被動差動錐齒輪、軸用彈性擋圈、兩個第二盤式無刷直流電機(jī)、兩個行星齒輪減速器、兩個驅(qū)動器輸出齒輪、兩個傳動錐齒輪、兩個輸出角度反饋軸、兩個鎖緊螺母、兩個主動差動錐齒輪和兩個深溝球軸承，每個第二盤式無刷直流電機(jī)的輸出端與行星齒輪減速器的輸入端傳動連接，每個行星齒輪減速器的輸出軸穿過相對應(yīng)的驅(qū)動器支板與驅(qū)動器輸出齒輪傳動連接，每個行星齒輪減速器與驅(qū)動器支板固接，且兩個行星齒輪減速器沿頸部基關(guān)節(jié)支座的中心軸線對稱設(shè)置，每個驅(qū)動器輸出齒輪與傳動錐齒輪嚙合，兩個傳動錐齒輪各固裝在頸部基關(guān)節(jié)支座的兩側(cè)，每個傳動錐齒輪與相對應(yīng)的主動差動錐齒輪固裝在一起構(gòu)成雙聯(lián)齒輪，每個雙聯(lián)齒輪通過深溝球軸承裝在頸部基關(guān)節(jié)支座的通孔內(nèi)，每個雙聯(lián)齒輪的軸向通過鎖緊螺母與輸出角度反饋軸軸向鎖緊，所述空套差動錐齒輪分別與兩個主動差動錐齒輪嚙合，所述被動差動錐齒輪分別與兩個主動差動錐齒輪嚙合，兩個主動差動錐齒輪、被動差動錐齒輪和空套差動錐齒輪的輪齒參數(shù)一致并構(gòu)成差動錐齒輪機(jī)構(gòu)，所述空套差動錐齒輪通過空套軸承裝在運(yùn)動輸出支架上，所述被動差動錐齒輪用軸用彈性擋圈固定在運(yùn)動輸出支架上，所述空套差動錐齒輪和被動差動錐齒輪套在鎖緊軸的外部，所述鎖緊軸的一端與空套軸承相靠，所述鎖緊軸的另一端通過彈性擋圈及螺母鎖緊；

所述頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通過回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座與頸部基關(guān)節(jié)的運(yùn)動輸出支架連接，頸部基關(guān)節(jié)通過頸部基關(guān)節(jié)支座與頸部底座中的頸部底座連接，所述頭部外殼與相機(jī)回轉(zhuǎn)支架固定連接。

本發(fā)明具有以下有益效果：1.本發(fā)明設(shè)計的基于錐齒輪差動耦合機(jī)構(gòu)的頸部基關(guān)節(jié)同時實(shí)現(xiàn)俯仰和側(cè)擺兩個自由度，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧；2.與傳統(tǒng)的差動機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明中的基于錐齒輪的差動耦合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，設(shè)計了可軸向移動的空套錐齒輪，從而實(shí)現(xiàn)兩個從動錐齒輪和兩個主動錐齒輪整體拆裝，十分方便，且可以通過鎖緊軸調(diào)整嚙合預(yù)壓力；3.本發(fā)明增加了一個側(cè)擺運(yùn)動自由度，使機(jī)器人頭部能實(shí)現(xiàn)人頭部常用的這三個運(yùn)動，提高了運(yùn)動的靈活性和仿人性；4.本發(fā)明設(shè)計了仿人的頭部外殼，具有擬人化的外形和尺寸。采用剖分式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間大，且與機(jī)械本體拆裝方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的立體圖，圖2是去掉頭部外殼的立體圖，圖3是頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的立體圖，圖4是頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的剖視圖，圖5是頸部基關(guān)節(jié)的立體圖，圖6是頸部基關(guān)節(jié)的主視剖視圖，圖7是圖6的側(cè)視圖，圖8是圖6的俯視圖，圖9是頸部底座的立體圖。

具體實(shí)施方式