一種可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)，所述髖部結(jié)構(gòu)通過設(shè)置多個(gè)動(dòng)力輸出單元、無滑差傳輸帶、以及柔性棘輪降速器的巧妙配合，實(shí)現(xiàn)了3個(gè)擺動(dòng)方向的回旋中線相互正交，擴(kuò)大了擬人設(shè)備腿部的工作運(yùn)動(dòng)范圍，結(jié)構(gòu)緊湊，輸出扭矩大，承載能力強(qiáng)，靈活性高，提高了擬人設(shè)備的動(dòng)力性能。
【專利說明】一種可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及擬人設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]髖部結(jié)構(gòu)是擬人行走設(shè)備的關(guān)鍵部分之一，是兩條腿的連接部件，也是上身的支撐部件，同時(shí)需要集成雙腿驅(qū)動(dòng)、上身驅(qū)動(dòng)等多個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)元件。髖部結(jié)構(gòu)的機(jī)械效率與驅(qū)動(dòng)效率直接影響了整個(gè)結(jié)構(gòu)整體的控制與能量消耗。
[0003]擬人行走設(shè)備的髖部結(jié)構(gòu)屬于三向球體結(jié)構(gòu)，在仿生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中可采用分別以空間三個(gè)相互垂直方向?yàn)檩S的單向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來替代，但是這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜，而且在擬人設(shè)備的直線行走中，只有縱向平面內(nèi)的俯仰旋轉(zhuǎn)方向起著重要作用，其他兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)只在擬人設(shè)備轉(zhuǎn)彎及一些特殊姿態(tài)起重要作用。但是現(xiàn)有技術(shù)中的髖部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在動(dòng)力不足、承載能力低以及三向結(jié)構(gòu)配合不夠靈活的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括:第一動(dòng)力輸出單元、第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第一無滑差傳輸帶、第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第一柔性棘輪降速器、第一腔體、第二腔體、第二動(dòng)力輸出單元、第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第二無滑差傳輸帶、第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第三柔性棘輪降速器、第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第三無滑差傳輸帶、第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第三動(dòng)力輸出單元、腿部單元、第三腔體、第二柔性棘輪降速器；
[0006]所述第一動(dòng)力輸出單元固定在第一腔體上，第一動(dòng)力輸出單元的輸出軸上連接第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪，第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪連接在第一柔性棘輪降速器的輸入軸上，第一無滑差傳輸帶緊繞在第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪與第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪上，第一柔性棘輪降速器與第一腔體緊固連接，第一柔性棘輪降速器與第二腔體相連接，第二動(dòng)力輸出單元固定在第二腔體上，第二動(dòng)力輸出單元的輸出軸上連接第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪，第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪連接在第二柔性棘輪降速器的輸入軸上，第二無滑差傳輸帶緊繞在第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪與第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪上，第二柔性棘輪降速器與第三腔體相固定，第二柔性棘輪降速器的輸出端面與第二腔體連接，第三動(dòng)力輸出單元固定在腿部單元上，第三動(dòng)力輸出單元的輸出軸連接第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪，第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪連接在第三柔性棘輪降速器的輸入軸上，第三無滑差傳輸帶緊繞在第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪與第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪上，第三柔性棘輪降速器與腿部單元相連接，第三柔性棘輪降速器的輸出端面與第三腔體相連接。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述的第一柔性棘輪降速器的中心軸線、第二柔性棘輪降速器的中心軸線、第三柔性棘輪降速器的中心軸線構(gòu)成了髖部結(jié)構(gòu)3個(gè)擺動(dòng)方向的回旋中線，而且相互之間垂直正交于同一點(diǎn)上，該點(diǎn)位于第二柔性棘輪降速器的中心軸線上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述的第三柔性棘輪降速器相對(duì)于第二柔性棘輪降速器的中心軸線為懸臂布置結(jié)構(gòu)，而且是通過第三腔體實(shí)現(xiàn)連接的。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述第三腔體，是一個(gè)帶大、小凸緣的十字形套管。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述第三腔體的大凸緣與第二柔性棘輪降速器相固定，第三腔體的小凸緣與第三柔性棘輪降速器的輸出端面相連接。
[0011]本發(fā)明中，第一動(dòng)力輸出單元的輸出軸將動(dòng)力通過第一無滑差傳輸帶傳動(dòng)輸入給第一柔性棘輪降速器，第一柔性棘輪降速器將動(dòng)力輸出給第二腔體，使第二腔體繞第一柔性棘輪降速器的中心軸線產(chǎn)生回旋擺動(dòng)；第二動(dòng)力輸出單元的輸出軸將動(dòng)力通過第二無滑差傳輸帶傳動(dòng)輸入給第二柔性棘輪降速器，第二柔性棘輪降速器將動(dòng)力輸出給第三腔體，使第三腔體繞第二柔性棘輪降速器的中心軸線產(chǎn)生回旋擺動(dòng)；第三動(dòng)力輸出單元的輸出軸將動(dòng)力通過第三無滑差傳輸帶傳動(dòng)輸入給第三柔性棘輪降速器，第三柔性棘輪降速器將動(dòng)力輸出給腿部單元，使腿部單元繞第三柔性棘輪降速器的中心軸線產(chǎn)生回旋擺動(dòng)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果是:所述髖部結(jié)構(gòu)通過設(shè)置多個(gè)動(dòng)力輸出單元、無滑差傳輸帶、以及柔性棘輪降速器的巧妙配合，實(shí)現(xiàn)了 3個(gè)擺動(dòng)方向的回旋中線相互正交，擴(kuò)大了擬人設(shè)備腿部的工作運(yùn)動(dòng)范圍，由于髖部結(jié)構(gòu)3個(gè)擺動(dòng)方向都采用動(dòng)力輸出單元與柔性棘輪降速器相結(jié)合組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，輸出扭矩大，承載能力強(qiáng)，靈活性聞，提聞了擬人設(shè)備的動(dòng)力性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中:
[0014]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0015]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
[0016]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)示意圖三。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提出一種可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2和圖3所示，所述髖部結(jié)構(gòu)包括:第一動(dòng)力輸出單元1、第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪2 -1、第一無滑差傳輸帶2 - 2、第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪2 - 3、第一柔性棘輪降速器3、第一腔體4、第二腔體5、第二動(dòng)力輸出單元6、第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪7 - 1、第二無滑差傳輸帶7 - 2、第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪7 - 3、第三柔性棘輪降速器8、第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪9 -1、第三無滑差傳輸帶9 - 2、第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪9 - 3、第三動(dòng)力輸出單元10、腿部單元11、第三腔體12、第二柔性棘輪降速器13。
[0019]以上零部件之間的連接關(guān)系為:第一動(dòng)力輸出單元I用螺釘固定在第一腔體4上，第一動(dòng)力輸出單元I的輸出軸上用緊定螺釘連接了第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪2 - 1，第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪2-3用緊定螺釘連接在第一柔性棘輪降速器3的輸入軸上，第一無滑差傳輸帶2 - 2緊繞在第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪2 -1與第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪2 - 3上，第一柔性棘輪降速器3的固定凸緣用螺釘與第一腔體4緊固連接，第一柔性棘輪降速器3的輸出端面用螺釘與第二腔體5相連接，第二動(dòng)力輸出單元6用螺釘固定在第二腔體5上，第二動(dòng)力輸出單元6的輸出軸上用緊定螺釘連接了第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪7 -1，第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪7-3用緊定螺釘連接在第二柔性棘輪降速器13的輸入軸上，第二無滑差傳輸帶7 - 2緊繞在第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪7 -1與第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪7-3上，第二柔性棘輪降速器13的腔體用螺釘與第三腔體12的大凸緣相固定，第二柔性棘輪降速器13的輸出端面與第二腔體5螺釘連接，第三動(dòng)力輸出單元10用螺釘固定在腿部單元11上，第三動(dòng)力輸出單元10的輸出軸上用緊定螺釘連接了第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪9 -1，第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪9-3用緊定螺釘連接在第三柔性棘輪降速器8的輸入軸上，第三無滑差傳輸帶9-2緊繞在第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪9 -1與第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪9 - 3上，第三柔性棘輪降速器8的固定凸緣用螺釘與腿部單元11相連接，第三柔性棘輪降速器8的輸出端面用螺釘與第三腔體12的小凸緣相連接。
[0020]所述的第一柔性棘輪降速器3的中心軸線、第二柔性棘輪降速器13的中心軸線、第三柔性棘輪降速器8的中心軸線構(gòu)成了髖部結(jié)構(gòu)3個(gè)擺動(dòng)方向的回旋中線，而且相互之間垂直正交于同一點(diǎn)上，該點(diǎn)位于第二柔性棘輪降速器13的中心軸線上。
[0021]所述的第三柔性棘輪降速器8相對(duì)于第二柔性棘輪降速器13的中心軸線為懸臂布置結(jié)構(gòu)，而且是通過一個(gè)帶大、小凸緣的十字形套管即第三腔體12實(shí)現(xiàn)連接的。
[0022]本實(shí)施方式中，第一動(dòng)力輸出單兀I的輸出軸將動(dòng)力通過第一無滑差傳輸帶傳動(dòng)2輸入給第一柔性棘輪降速器3,第一柔性棘輪降速器3將動(dòng)力輸出給第二腔體5,使第二腔體5繞第一柔性棘輪降速器3的中心軸線產(chǎn)生回旋擺動(dòng)，擺動(dòng)的角度范圍為:-45°，+45° ;第二動(dòng)力輸出單元6的輸出軸將動(dòng)力通過第二無滑差傳輸帶傳動(dòng)7輸入給第二柔性棘輪降速器13，第二柔性棘輪降速器13將動(dòng)力輸出給第三腔體12，使第三腔體12繞第二柔性棘輪降速器13的中心軸線產(chǎn)生回旋擺動(dòng)，擺動(dòng)的角度范圍為:-40°，+20° ;第三動(dòng)力輸出單元10的輸出軸將動(dòng)力通過第三無滑差傳輸帶傳動(dòng)9輸入給第三柔性棘輪降速器8，第三柔性棘輪降速器8將動(dòng)力輸出給腿部單元11，使腿部單元11繞第三柔性棘輪降速器8的中心軸線產(chǎn)生回旋擺動(dòng)，擺動(dòng)的角度范圍為:-130°，+40°。
[0023]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種可全向自由移動(dòng)的擬人髖部結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括:第一動(dòng)力輸出單元、第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第一無滑差傳輸帶、第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第一柔性棘輪降速器、第一腔體、第二腔體、第二動(dòng)力輸出單元、第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第二無滑差傳輸帶、第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第三柔性棘輪降速器、第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第三無滑差傳輸帶、第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪、第三動(dòng)力輸出單元、腿部單元、第三腔體、第二柔性棘輪降速器； 所述第一動(dòng)力輸出單元固定在第一腔體上，第一動(dòng)力輸出單元的輸出軸上連接第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪，第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪連接在第一柔性棘輪降速器的輸入軸上，第一無滑差傳輸帶緊繞在第一主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪與第一協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪上，第一柔性棘輪降速器與第一腔體緊固連接，第一柔性棘輪降速器與第二腔體相連接，第二動(dòng)力輸出單元固定在第二腔體上，第二動(dòng)力輸出單元的輸出軸上連接第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪，第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪連接在第二柔性棘輪降速器的輸入軸上，第二無滑差傳輸帶緊繞在第二主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪與第二協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪上，第二柔性棘輪降速器與第三腔體相固定，第二柔性棘輪降速器的輸出端面與第二腔體連接，第三動(dòng)力輸出單元固定在腿部單元上，第三動(dòng)力輸出單元的輸出軸連接第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪，第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪連接在第三柔性棘輪降速器的輸入軸上，第三無滑差傳輸帶緊繞在第三主動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪與第三協(xié)動(dòng)無滑差傳輸帶傳動(dòng)輪上，第三柔性棘輪降速器與腿部單元相連接，第三柔性棘輪降速器的輸出端面與第三腔體相連接。
2.一種如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，所述的第一柔性棘輪降速器的中心軸線、第二柔性棘輪降速器的中心軸線、第三柔性棘輪降速器的中心軸線構(gòu)成了髖部結(jié)構(gòu)3個(gè)擺動(dòng)方向的回旋中線，而且相互之間垂直正交于同一點(diǎn)上，該點(diǎn)位于第二柔性棘輪降速器的中心軸線上。
3.—種如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，所述的第三柔性棘輪降速器相對(duì)于第二柔性棘輪降速器的中心軸線為懸臂布置結(jié)構(gòu)，而且是通過第三腔體實(shí)現(xiàn)連接的。
4.一種如權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)，所述第三腔體，是一個(gè)帶大、小凸緣的十字形套管。
5.一種如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，所述第三腔體的大凸緣與第二柔性棘輪降速器相固定，第三腔體的小凸緣與第三柔性棘輪降速器的輸出端面相連接。
【文檔編號(hào)】B25J17/00GK104128930SQ201410366485
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】陳雪飛 申請(qǐng)人:杭州滬清科技有限公司