[發(fā)明專利]一種錐齒輪差動(dòng)仿人眼部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310443350.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN103495987A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯顯信;盧孔筆;尚宇峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J19/00
• 分類號(hào): B25J19/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種仿人機(jī)器人表情運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別是一種仿人眼部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前對(duì)仿人機(jī)器人眼部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究方案主要是采用串聯(lián)控制，即以一個(gè)電機(jī)來控制眼球一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，再以另一個(gè)電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)前一個(gè)電機(jī)和眼球另一個(gè)方向的自由度。這種方案雖然結(jié)構(gòu)清晰，便于控制，但是同時(shí)也增大了結(jié)構(gòu)的體積，亦或是需要對(duì)眼球進(jìn)行開槽等較大程度上破壞眼球完整性的操作。基于上述缺點(diǎn)，提出了一種錐齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)眼球沿上下、左右方向做較大角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有機(jī)器人眼部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)體積大，占用過多空間的問題，提出了一種錐齒輪差動(dòng)仿人眼部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

???????本發(fā)明的靈感源于汽車后橋差動(dòng)輪系，基本構(gòu)思是：通過兩個(gè)小錐齒輪分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)中心錐齒輪，然后這兩個(gè)中心錐齒輪同時(shí)和行星錐齒輪嚙合，兩個(gè)中心錐齒輪的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)合成了行星錐齒輪兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)因?yàn)樾行清F齒輪與眼球是剛性連接的，所以也就實(shí)現(xiàn)了眼球兩個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種錐齒輪差動(dòng)仿人眼部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括左右兩個(gè)眼球運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)眼瞼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述眼球運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)左右兩個(gè)一致，沒有差別，分別各包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)錐齒輪、兩個(gè)中心錐齒輪、一個(gè)帶有軸端的行星錐齒輪、一個(gè)用于支承行星錐齒輪的系桿、一個(gè)眼球、一個(gè)中心支撐架及若干螺釘；所述電機(jī)通過螺釘固定在底板支架端上，中心支撐架通過螺釘固定在底板上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸分別固定在兩個(gè)電機(jī)的輸出軸上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)錐齒輪分別固定在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸上，并且分別與兩個(gè)中心錐齒輪嚙合；所述兩個(gè)中心錐齒輪分別固定在中心支撐架軸端的兩側(cè)，并可繞中心支撐架軸端轉(zhuǎn)動(dòng)；行星錐齒輪同時(shí)與兩個(gè)中心錐齒輪嚙合，行星錐齒輪的軸端穿過系桿的中心孔并且與眼球上的孔通過過盈配合實(shí)現(xiàn)剛性連接，且系桿可繞中心支撐架軸端轉(zhuǎn)動(dòng)，即系桿在此起支承行星錐齒輪的作用；所述眼瞼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、一個(gè)電機(jī)架、兩個(gè)同步帶輪、一條同步帶、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架、兩個(gè)眼瞼及若干螺釘；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過螺釘固定在電機(jī)架上，電機(jī)架通過螺釘固定在底板上，一同步帶輪固定在電機(jī)輸出軸上，另一同步帶輪固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架通過螺釘固定在底板上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)眼瞼分別固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，機(jī)構(gòu)質(zhì)量輕，很好的保證了眼球的完整性，并可使其實(shí)現(xiàn)較大角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且傳動(dòng)精確可靠；兩個(gè)眼球獨(dú)立控制，可以實(shí)現(xiàn)雙眼集合或散開等異向運(yùn)動(dòng)。

附圖說明

圖1是整體機(jī)構(gòu)圖。

圖2是眼球運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖。

圖3為眼球運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)局部圖。

圖4是眼球機(jī)構(gòu)中行星錐齒輪、系桿及眼球的裝配爆炸圖。

圖5是眼瞼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖。

圖6是眼瞼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)局部圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例做詳細(xì)說明。

參見圖1~圖6，本錐齒輪差動(dòng)仿人眼部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括左右兩個(gè)眼球運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1和一個(gè)眼瞼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2；所述眼球運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1左右兩個(gè)一致，沒有差別，分別各包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和4、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸5和6、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)錐齒輪7和8、兩個(gè)中心錐齒輪9和10、一個(gè)帶有軸端的行星錐齒輪11、一個(gè)用于支承行星錐齒輪的系桿12、一個(gè)眼球13、一個(gè)中心支撐架14及若干螺釘15；所述電機(jī)3和4通過螺釘15固定在底板16支架端上，中心支撐架14通過螺釘15固定在底板16上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸5和6分別固定在兩個(gè)電機(jī)3和4的輸出軸上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)錐齒輪7和8分別固定在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸5和6上，并且分別與兩個(gè)中心錐齒輪9和10嚙合；所述兩個(gè)中心錐齒輪9和10分別固定在中心支撐架14軸端的兩側(cè)，并可繞中心支撐架14軸端轉(zhuǎn)動(dòng)；行星錐齒輪11同時(shí)與兩個(gè)中心錐齒輪9和10嚙合，行星錐齒輪11的軸端穿過系桿12的中心孔并且與眼球13上的孔通過過盈配合實(shí)現(xiàn)剛性連接，且系桿12可繞中心支撐架14軸端轉(zhuǎn)動(dòng)，即系桿12在此起支承行星錐齒輪11的作用；兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和4輸出不同角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)量，帶動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸5和6，再由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸5和6分別帶動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)錐齒輪7和8，再由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)錐齒輪7和8分別于中心錐齒輪9和10嚙合并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)中心錐齒輪9和10與行星錐齒輪11及系桿12構(gòu)成差動(dòng)輪系，兩個(gè)中心錐齒輪9和10獲得獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，并輸出不同的轉(zhuǎn)速，通過中心錐齒輪9和10的運(yùn)動(dòng)合成可以得到眼球左右方向和上下方向的合成轉(zhuǎn)動(dòng)；所述眼瞼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)17、一個(gè)電機(jī)架18、兩個(gè)同步帶輪19和20、一條同步帶21、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸22、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架23、兩個(gè)眼瞼24和25及若干螺釘15；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)17通過螺釘15固定在電機(jī)架18上，電機(jī)架18通過螺釘15固定在底板16上，一同步帶輪19固定在電機(jī)17輸出軸上，另一同步帶輪20固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸22上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架23通過螺釘15固定在底板16上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸22可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架23轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)眼瞼24和25分別固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸22的兩端；兩個(gè)眼瞼24、25和轉(zhuǎn)動(dòng)軸22以及同步帶輪20實(shí)現(xiàn)剛性連接，電機(jī)17與同步帶輪21實(shí)現(xiàn)剛性連接，所以可以通過同步帶21，用電機(jī)17的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)眼瞼24和25的轉(zhuǎn)動(dòng)。?