[實用新型]一種三自由度仿生頸部運動機構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202021076110.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN212553918U
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 張曈;朱海飛;閆靖予;林熙燁;宋浩
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/00;B25J9/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 戴濤

本實用新型提供一種三自由度仿生頸部運動機構，包括底座以及設于底座上的扭轉(zhuǎn)機構、俯仰機構、側(cè)擺機構和連接滑塊，連接滑塊包括支座、滾輪以及頭頸連接件，滾輪設于支座的一端，頭頸連接件的一端活動穿設于支座的另一端，側(cè)擺機構包括與滾輪配合使用的俯仰軌道以及設于底座上并能夠帶動俯仰軌道擺動的側(cè)擺組件，連接滑塊通過滾輪滾動連接在俯仰軌道上，俯仰機構包括側(cè)擺頭和能夠帶動側(cè)擺頭擺動的俯仰組件，側(cè)擺頭的擺動平面與俯仰軌道的擺動平面垂直；扭轉(zhuǎn)機構一端連接底座、另一端穿過側(cè)擺頭并連接頭頸連接件。本實用新型中通過俯仰機構、側(cè)擺機構和扭轉(zhuǎn)機構相互協(xié)同配合，仿生程度高，轉(zhuǎn)動的柔順性更強，操作起來更加靈活。

技術領域

本實用新型涉及機器人仿生頸部關節(jié)領域，更具體地，涉及一種三自由度仿生頸部運動機構。

背景技術

機器人在日常生活中已經(jīng)組件普遍了，實際生產(chǎn)中經(jīng)常會出現(xiàn)對于機器人的頸部運動的控制和操縱問題，頸部的運動主要在三個正交平面內(nèi)分別做俯仰運動、側(cè)擺運動和水平旋轉(zhuǎn)運動；

目前市面上已出現(xiàn)很多具有氣缸驅(qū)動或舵機串聯(lián)實現(xiàn)機械頸部三正交平面的運動。但這些設備機構存在頸部運動軌跡不仿生，運行起來不夠流暢，仿生程度不高，操作使用不夠靈活；例如中國專利CN201210574544.X公開了一種三自由度活動關節(jié)機構，該三自由度活動關節(jié)機構能夠提供傾側(cè)、俯仰和橫擺動作，但是其是通過改變各支撐件的長度實現(xiàn)角度的變化來完成傾側(cè)、俯仰和橫擺動作；運行起來還是仿生程度不高，三自由度柔順性和協(xié)同性不足，操作使用不夠靈活。

實用新型內(nèi)容

本實用新型為克服上述背景技術所述的通過改變各支撐件的長度實現(xiàn)角度的變化來完成傾側(cè)、俯仰和橫擺動作；運行起來還是仿生程度不高，三自由度肉順性和協(xié)同性不足，操作使用不夠靈活的問題，提供一種三自由度仿生頸部運動機構。本實用新型中三個自由度機構：俯仰機構、側(cè)擺機構和扭轉(zhuǎn)機構相互協(xié)同配合，仿生程度高，轉(zhuǎn)動的柔順性更強，操作起來更加靈活。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種三自由度仿生頸部運動機構，包括底座以及設于所述底座上的扭轉(zhuǎn)機構、俯仰機構、側(cè)擺機構和連接滑塊，所述連接滑塊包括支座、滾輪以及頭頸連接件，所述滾輪設于所述支座的一端，所述頭頸連接件的一端活動穿設于所述支座的另一端，所述側(cè)擺機構包括與所述滾輪配合使用的俯仰軌道以及設于所述底座上并能夠帶動所述俯仰軌道擺動的側(cè)擺組件，所述連接滑塊通過所述滾輪滾動連接在所述俯仰軌道上，所述俯仰機構包括側(cè)擺頭和能夠帶動所述側(cè)擺頭擺動的俯仰組件，所述側(cè)擺頭的擺動平面與所述俯仰軌道的擺動平面垂直；所述扭轉(zhuǎn)機構一端連接所述底座、另一端穿過所述側(cè)擺頭并連接所述頭頸連接件。這樣，連接滑塊上的頭頸連接件是用于連接外部機構的，連接滑塊能夠在俯仰軌道上沿著俯仰軌道移動；當需要做旋轉(zhuǎn)運動時，扭轉(zhuǎn)機構直接帶動連接滑塊進行自轉(zhuǎn)；當需要做俯仰運動時，由于側(cè)擺頭夾持住的扭轉(zhuǎn)機構的一端，扭轉(zhuǎn)機構是連接著連接滑塊的，俯仰組件帶動側(cè)擺頭擺動時，能夠帶動連接滑塊沿著俯仰軌道滾動做俯仰運動；當需要做側(cè)擺運動時，側(cè)擺組件直接帶動俯仰軌道擺動，連接滑塊與俯仰軌道擺動；通過三個機構之間的相互協(xié)調(diào)配合，并不是獨立動作，來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、側(cè)擺和俯仰三個自由度的動作，仿生程度更高，操作更靈活。

優(yōu)選的，所述俯仰軌道包括兩條并行的弧形軌道。這樣，弧形的軌道所在平面垂直于底座所在平面，滾輪在軌道上面滾動時，就相當于在做俯仰運動了。

進一步的，所述扭轉(zhuǎn)機構包括第一驅(qū)動裝置、第一萬向節(jié)、傳動軸、第二萬向節(jié)和連接軸，所述第一驅(qū)動裝置包括第一驅(qū)動主體和第一輸出端，所述第一驅(qū)動主體固定在所述底座上，所述第一輸出端連接所述第一萬向節(jié)的一端，所述第一萬向節(jié)的另一端通過所述傳動軸連接所述第二萬向節(jié)的一端，所述第二萬向節(jié)的另一端連接所述連接軸的一端，所述連接軸的另一端穿過所述側(cè)擺頭連接在所述頭頸連接件上，所述側(cè)擺頭夾持住所述連接軸。這樣，第一驅(qū)動裝置通過兩個萬向節(jié)傳動，能夠帶動連接滑塊在各個方向上進行自轉(zhuǎn)；當連接軸被側(cè)擺頭夾持著擺動一個角度時，也不影響旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)動。