專利名稱：一種機器人的頸關節(jié)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機器人技術領域，特別是涉及一種擬人機器人的頸關節(jié)。
技術背景能模擬人類運動的擬人機器人的研究是機器人技術領域的重要課題， 引起了眾多學者的關注和興趣。在擬人機器人結構設計中，機器人各關節(jié) 的合理設計非常重要。目前，擬人機器人頸關節(jié)一般都采用二維轉動結構， 即機器人頸部只能實現(xiàn)前屈與后伸(低頭與仰頭)和左右旋轉的二維轉動 運動，還很少見同時能實現(xiàn)左右側屈，即能實現(xiàn)三維轉動運動的機器人頸關節(jié)；并且，現(xiàn)階段機器人頸關節(jié)通常采用串聯(lián)結構，這種串聯(lián)結構機器 人頸關節(jié)存在結構復雜、承載能力低等不足。 發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有技術機器人頸關節(jié)存在的不能實現(xiàn)左右側屈運動和結構 復雜、承載能力低等不足，本發(fā)明提供一種機器人的頸關節(jié)，該頸關節(jié)能 實現(xiàn)前屈與后伸(低頭與仰頭)、左右旋轉和左右側屈的三維轉動運動，能 夠較真實地模擬人類的頸部運動，具有結構簡單、承載能力強和工藝性好 等優(yōu)點。本發(fā)明所采用的技術方案是這種機器人的頸關節(jié)，包括基座、驅動擺桿、三個伺服電機、兩個連桿、聯(lián)軸器、傳動軸、框形件、四個u形件和兩個環(huán)形件，其中，三個伺服電機安裝在基座上，基座和筐型件之間由三個分支相連接第一分支的驅動擺桿的一端通過安裝孔與伺服電機的轉 動軸固聯(lián)，其另一端通過轉動副鉸鏈與連桿的一端相連，連桿的另一端通 過轉動副鉸鏈與環(huán)形件相連，環(huán)形件通過一對同軸轉動副鉸鏈與基座相連， 環(huán)形件通過一對同軸轉動副鉸鏈與U形件相連，U形件通過轉動副鉸鏈與筐 型件相連；第二分支的驅動擺桿的一端通過安裝孔與伺服電機的轉動軸固 聯(lián)，其另一端通過轉動副鉸鏈與連桿的一端相連，連桿的另一端通過轉動 副鉸鏈與U形件相連，U形件通過一對同軸轉動副鉸鏈與基座相連，U形件通過轉動副鉸鏈與u形件相連，u形件通過一對同軸轉動副鉸鏈與筐型件相連；第三分支的傳動軸的一端通過聯(lián)軸器與伺服電機的轉動軸固聯(lián)，傳動 軸的另一端通過U形件上的安裝孔與U形件固聯(lián)，U形件通過一對同軸轉動 副鉸鏈與環(huán)形件相連，環(huán)形件通過一對同軸轉動副鉸鏈與筐型件相連。所 有環(huán)形件和U形件全部布局在框形件之內。


圖1是機器人的頸關節(jié)的結構圖；圖2是第一分支伺服電機6轉動軸至筐型件11相關連接示意圖； 圖3是第二分支伺服電機3轉動軸至筐型件11相關連接示意圖； 圖4是第三分支伺服電機8轉動軸至筐型件11相關連接示意圖。 在上述附圖中，l.基座，2、 5.驅動擺桿，3、 6、 8.伺服電機，4、 7. 連桿，9.聯(lián)軸器，IO.傳動軸，ll.框形件，12、 13、 16、 17.U形件，14、 15.環(huán)形件，18.轉動副鉸鏈，19、 19'.轉動副鉸鏈，20、 20'.轉動副鉸 鏈，21、 22、 23、 26、 27、 29.轉動副鉸鏈，24、 24'.轉動副鉸鏈，25、 25'.轉動副鉸鏈，28、 28'.轉動副鉸鏈。
具體實施方式
圖1是本發(fā)明公開的一個實施例，這種機器人頸關節(jié)包括基座1、驅動 擺桿(2、 5)、伺服電機(3、 6、 8)、連桿(4、 7)、聯(lián)軸器9、傳動軸10、 框形件ll、 U形件(12、 13、 16、 17)和環(huán)形件(14， 15)，其中，所有環(huán) 形件和U形件全部布局在框形件11之內。伺服電機(3、 6、 8)安裝在基 座1上，驅動擺桿5的一端通過安裝孔與伺服電機6的轉動軸固聯(lián)，其另 一端通過轉動副鉸鏈22與連桿7的一端相連，連桿7的另一端通過轉動副 鉸鏈21與環(huán)形件15相連，環(huán)形件15通過一對同軸轉動副鉸鏈20和20' 與基座1相連，環(huán)形件15通過一對同軸轉動副鉸鏈19和19'與U形件12 相連，U形件12通過轉動副鉸鏈18與筐型件ll相連；驅動擺桿2的一端 通過安裝孔與伺服電機3的轉動軸固聯(lián)，其另一端通過轉動副鉸鏈27與連 桿4的一端相連，連桿4的另一端通過轉動副鉸鏈23與U形件13相連，U 形件13通過一對同軸轉動副鉸鏈24和24'與基座1相連，U形件13通過 轉動副鉸鏈26與U形件16相連，U形件16通過一對同軸轉動副鉸鏈25和25'與筐型件11相連；傳動軸10的一端通過聯(lián)軸器9與伺服電機8的轉 動軸固聯(lián)，傳動軸10的另一端通過U形件17上的安裝孔與U形件17固聯(lián), U形件17通過一對同軸轉動副鉸鏈28和28'與環(huán)形件14相連，環(huán)形件14 通過一對同軸轉動副鉸鏈29和29'與筐型件11相連。轉動副鉸鏈26的軸 線分別與同軸轉動副鉸鏈24和24'與同軸轉動副鉸鏈25和25'的軸線在 空間互相垂直并共面；同軸轉動副鉸鏈24和24'與同軸轉動副鉸鏈20和 20'的軸線在空間互相垂直并共面；轉動副鉸鏈18的軸線分別與同軸轉動 副鉸鏈25和25'與同軸轉動副鉸鏈29和29'的軸線在空間互相垂直并共 面；同軸轉動副鉸鏈25和25'與同軸轉動副鉸鏈29和29'的軸線在空間 互相垂直并共面?？鹦图l是該機器人頸關節(jié)的運動輸出件。驅動擺桿2通過轉動副鉸鏈27帶動連桿4，連桿4通過轉動副鉸鏈23 帶動U形件13， U形件13通過轉動副鉸鏈26帶動U形件16， U形件16通 過同軸轉動副鉸鏈25和25'可帶動框形件ll;驅動擺桿5通過轉動副鉸 鏈22帶動連桿7，連桿7通過轉動副鉸鏈21帶動環(huán)形件15，環(huán)形件15通 過同軸轉動副鉸鏈19和19'帶動U形件12， U形件12通過轉動副鉸鏈18 帶動框形件11;傳動軸10的轉動可帶動U形件17的轉動，U形件17通過 同軸轉動副鉸鏈28和28'帶動環(huán)形件14，環(huán)形件14通過同軸轉動副鉸鏈 29和29'帶動框形件11。通過三個伺服電機分別驅動對應驅動擺桿和傳動 軸，可實現(xiàn)筐型件11繞轉動副鉸鏈24、轉動副鉸鏈20和轉動副鉸鏈18的 軸線的三維轉動，從而實現(xiàn)框形件11的三維轉動。該發(fā)明可以模擬人類頸關節(jié)的運動，具有結構簡單、承載能力強和工 藝性能好等優(yōu)點，適用于擬人機器人的頸關節(jié)。
權利要求
1、一種機器人的頸關節(jié)，包括基座1、驅動擺桿(2、5)、伺服電機(3、6、8)、連桿(4、7)、聯(lián)軸器(9)、傳動軸(10)、框形件(11)、U形件(12、13、16、17)和環(huán)形件(14，15)，其中，伺服電機(3、6、8)安裝在基座(1)上，其特征是基座(1)和筐型件(11)之間由三個分支相連接，其中第一分支的驅動擺桿(5)的一端通過安裝孔與伺服電機(6)的轉動軸固聯(lián)，其另一端通過轉動副鉸鏈(22)與連桿7的一端相連，連桿7的另一端通過轉動副鉸鏈(21)與環(huán)形件(15)相連，環(huán)形件(15)通過一對同軸轉動副鉸鏈20和20′與基座(1)相連，環(huán)形件15通過一對同軸轉動副鉸鏈(19)和(19′)與U形件(12)相連，U形件(12)通過轉動副鉸鏈(18)與筐型件(11)相連；第二分支的驅動擺桿(2)的一端通過安裝孔與伺服電機(3)的轉動軸固聯(lián)，其另一端通過轉動副鉸鏈(27)與連桿(4)的一端相連，連桿(4)的另一端通過轉動副鉸鏈(23)與U形件(13)相連，U形件(13)通過一對同軸轉動副鉸鏈(24)和(24′)與基座(1)相連，U形件(13)通過轉動副鉸鏈(26)與U形件(16)相連，U形件(16)通過一對同軸轉動副鉸鏈(25)和(25′)與筐型件(11)相連；第三分支的傳動軸(10)的一端通過聯(lián)軸器(9)與伺服電機(8)的轉動軸固聯(lián)，傳動軸(10)的另一端通過U形件(17)上的安裝孔與U形件(17)固聯(lián)，U形件(17)通過一對同軸轉動副鉸鏈(28)和(28′)與環(huán)形件(14)相連，環(huán)形件(14)通過一對同軸轉動副鉸鏈(29)和(29′)與筐型件(11)相連。
2. 根據(jù)權利要求2所述的機器人的頸關節(jié)，其特征是所有環(huán)形件和U 形件全部布局在框形件(11)之內，筐型件(11)是機器人頸關節(jié)的運動 輸出件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機器人的頸關節(jié)，涉及機器人技術領域。這種機器人的關節(jié)包括基座(1)、驅動擺桿(2、5)、伺服電機(3、6、8)、連桿(4、7)、聯(lián)軸器(9)、傳動軸(10)、框形件(11)、U形件(12、13、16、17)和環(huán)形件(14、15)，其中，伺服電機(3、6、8)安裝在基座(1)上，其特征是基座(1)和筐型件(11)之間由三個分支相連接，筐型件(11)是頸關節(jié)的運動輸出件。本發(fā)明能實現(xiàn)機器人頸關節(jié)的前屈與后伸(低頭與仰頭)、左右旋轉和左右側屈的三維轉動運動，能夠較真實地模擬人類的頸部運動，具有結構簡單、承載能力強和工藝性好等優(yōu)點。該頸關節(jié)可實現(xiàn)筐型件(11)的三維轉動，適用于擬人機器人的頸關節(jié)。
文檔編號A63H13/00GK101229440SQ200710185710
公開日2008年7月30日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權日2007年12月28日
發(fā)明者金振林, 峰 高 申請人:燕山大學