[發明專利]機械關節及仿生機械恐龍的頸部、尾部結構

無效

• 申請號: 201210301552.7
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN102830716A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 韓曉建;方書明;孫宇;齊威
• 申請（專利權）人: 中科宇博（北京）文化有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

技術領域

本發明涉及四足機器人，具體涉及機械關節及仿生機械恐龍的頸部、尾部結構。

背景技術

機器人技術是近幾十年來迅速發展起來的一門高新技術，它綜合了機械、微電子與計算機、自動控制、傳感器與信息處理以及人工智能等多學科的最新研究成果，是機電一體化技術的典型載體。大型四足仿生機械恐龍是四足步行機器人的一種重要應用，廣泛應用于娛樂、影視等領域。

眾所周知，仿生機械恐龍的各種動作都是通過各個關節的運動實現的。對于大型四足仿生機械恐龍而言，不僅需要能夠行走，還需要能夠實現上下、左右搖頭和擺尾。并且，還可以通過上下、左右搖頭和擺尾調節大型四足仿生機械恐龍的重心，從而提高大型四足仿生機械恐龍行走的穩定性。

在真實情況下，恐龍的搖頭和擺尾類似于一個球關節，但是在實際上，并沒有能夠實現球關節的電機。因此，現有的大型四足仿生機械恐龍都不具備同時實現上下、左右搖頭和擺尾功能，只能具有一個自由度，從而一方面限制了仿生效果，另一方面對行走穩定性的支持不夠。

有鑒于此，需要對大型四足仿生機械恐龍的頸部和尾部關節進行優化設計，使其實現上下、左右搖頭和擺尾功能，從而提高仿生效果，并提高大型四足仿生機械恐龍行走的穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是解決如何提高大型四足仿生機械恐龍的仿生效果和行走穩定性的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種機械關節，包括第一支架和第二支架，所述第一支架上固定設有第一電機和轉軸，所述第一電機與所述轉軸的軸線垂直但不相交，且所述第一電機的電機軸上固定有連接件；所述第二支架上固定設有第二電機，所述第二電機與所述轉軸的軸線平行，所述轉軸轉動設置在所述第二支架上，且轉軸的一端伸出所述第二支架后固定設有第一齒輪；所述第一、第二電機為直流伺服減速電機且軸線相互垂直但不相交，所述第二電機的電機軸上設有第二齒輪，所述第一、第二齒輪嚙合。

在上述機械關節中，所述第一支架包括第一U形板和第一連接板，所述第一U形板由上、下條形板以及第一后條形板組成；所述第一連接板的中心設有第一通孔且其前端面固定在所述第一后條形板的后端面中部；第一貫穿通孔沿上、下方向貫穿所述上、下條形板，且與所述第一通孔的軸線垂直但不相交；所述第一電機固定在所述上條形板的頂面上，第一電機的輸出軸插裝在所述第一貫穿通孔內；所述連接件設置在上條形板和下條形板之間，且套裝在所述第一電機的電機軸上并通過鍵連接固定。

在上述機械關節中，所述第二支架包括第二U形板和第二連接板，所述第二U形板由左、右條形板以及第二后條形板組成，所述右條形板的后端向后延伸形成所述第二連接板；所述第二連接板的中心設有第二通孔，第二貫穿通孔沿左、右方向貫穿左、右條形板并與所述第二通孔的軸線平行；所述第一連接板設置在所述左、右條形板之間，所述轉軸穿過所述第一通孔且兩端轉動設置在所述第二貫穿通孔內，所述轉軸的伸出端與所述第一齒輪固定；所述第二電機固定在所述第二連接板的右端面上，第二電機的輸出軸穿出所述第二通孔后與所述第二齒輪固定。

在上述機械關節中，所述第一齒輪具有一個軸套部和一個齒部，所述齒部為扇形不完全齒輪，并通過扇形連接部與所述軸套部連接，所述扇形連接部的厚度小于齒部的厚度，且沿周向均布設有多個通孔。

在上述機械關節中，所述機械關節的質心位于所述轉軸的軸線上。

本發明還提供了一種包含有上述機械關節的仿生機械恐龍頸部結構，所述機械關節通過軀干連接件固定在仿生機械恐龍的軀干上。

在上述仿生機械恐龍頸部結構中，所述第二后條形板的上下兩端分別設有安裝孔，所述軀干連接件上設有兩個上、下對稱布置的直角彎板，所述直角彎板分別扣裝在所述第二后條形板的上下兩端并通過螺栓連接固定。

本發明還提供了一種包含有上述機械關節的仿生機械恐龍尾部結構，所述機械關節通過軀干連接件固定在仿生機械恐龍的軀干上。

在上述仿生機械恐龍尾部結構中，所述第二后條形板的上下兩端分別設有安裝孔，所述軀干連接件上設有兩個上、下對稱布置的直角彎板，所述直角彎板分別扣裝在所述第二后條形板的上下兩端并通過螺栓連接固定。

本發明，機械關節實現了類球關節的功能，并且結構緊湊、簡單，同時在垂直關節上加裝了扇形直齒輪減速機構，提高了垂直方向的電機的驅動力矩。

附圖說明

圖1為本發明提供的機械關節立體結構示意圖；

圖2為圖1的分解結構示意圖；

圖3為本發明中的第一支架結構示意圖；