[發明專利]基于錐齒輪差動耦合機構的仿人機器人頭部

無效

• 申請號: 201010169569.2
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN101837592A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 劉宏;王濱;朱俊杰;劉伊威;孫奎;周揚
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 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事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種機器人頭部。

背景技術

仿人機器人是當前機器人技術領域的一個研究熱點。仿人機器人頭部作為仿人機器人的重要組成部分，其作用在于模仿人類頭部運動，并搭載相機等傳感器實現視覺測量與控制，同時應具備仿人的外觀造型，以實現人機交互的親和性。

現有的仿人機器人頭部一般都將控制系統與結構本體分離做成一個單獨的控制箱或盒，因而體積大，獨立關節結構體積較大，占用頭部較大空間，且較多的采用獨立關節的仿人機器人頭部只具有俯仰和回轉兩個運動。

發明內容

本發明為了解決現有的仿人機器人頭部結構不緊湊，獨立關節結構體積較大，占用頭部較大空間，且只具有俯仰和回轉兩個運動的問題，進而提供了一種基于錐齒輪差動耦合機構的仿人機器人頭部。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：所述仿人機器人頭部由頭部回轉關節，頸部基關節、頸部底座、頭部外殼、兩個相機和兩個相機安裝調整滑板構成，所述頭部回轉關節由第一盤式無刷直流電機、行星齒輪減速器、回轉關節支座、相機回轉支架、回轉空心套軸、深溝球軸承和關節角度反饋軸構成，所述第一盤式無刷直流電機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關節支座的內孔中，所述行星齒輪減速器的輸出軸固裝在回轉空心套軸的內孔中，所述回轉空心套軸裝在相機回轉支架的內孔中，所述相機回轉支架通過深溝球軸承裝在回轉關節支座的上部，所述關節角度反饋軸的一端裝在回轉空心套軸的內孔中，每個相機通過相對應的調整滑板裝在相機回轉支架的上端面上；

所述頸部基關節包括驅動器支板、頸部基關節支座、空套差動錐齒輪、空套軸承、鎖緊軸、運動輸出支架、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、兩個行星齒輪減速器、兩個驅動器輸出齒輪、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的驅動器支板與驅動器輸出齒輪傳動連接，每個行星齒輪減速器與驅動器支板固接，且兩個行星齒輪減速器沿頸部基關節支座的中心軸線對稱設置，每個驅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節支座的兩側，每個傳動錐齒輪與相對應的主動差動錐齒輪固裝在一起構成雙聯齒輪，每個雙聯齒輪通過深溝球軸承裝在頸部基關節支座的通孔內，每個雙聯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一致并構成差動錐齒輪機構，所述空套差動錐齒輪通過空套軸承裝在運動輸出支架上，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；

所述頭部回轉關節通過回轉關節支座與頸部基關節的運動輸出支架連接，頸部基關節通過頸部基關節支座與頸部底座中的頸部底座連接，所述頭部外殼與相機回轉支架固定連接。

本發明具有以下有益效果：1.本發明設計的基于錐齒輪差動耦合機構的頸部基關節同時實現俯仰和側擺兩個自由度，結構緊湊，體積小巧；2.與傳統的差動機構相比，本發明中的基于錐齒輪的差動耦合機構結構簡單，零件數量少，設計了可軸向移動的空套錐齒輪，從而實現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整嚙合預壓力；3.本發明增加了一個側擺運動自由度，使機器人頭部能實現人頭部常用的這三個運動，提高了運動的靈活性和仿人性；4.本發明設計了仿人的頭部外殼，具有擬人化的外形和尺寸。采用剖分式結構，內部空間大，且與機械本體拆裝方便。

附圖說明

圖1是本發明的立體圖，圖2是去掉頭部外殼的立體圖，圖3是頭部回轉關節的立體圖，圖4是頭部回轉關節的剖視圖，圖5是頸部基關節的立體圖，圖6是頸部基關節的主視剖視圖，圖7是圖6的側視圖，圖8是圖6的俯視圖，圖9是頸部底座的立體圖。

具體實施方式