本發(fā)明屬于仿人機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種仿人機(jī)器人的三自由度腰部裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的市場(chǎng)上流行的仿人服務(wù)機(jī)器人腰部機(jī)構(gòu)大多具有較少的自由度，且結(jié)構(gòu)較為龐大、與人體機(jī)構(gòu)尺寸相差較大；這種機(jī)構(gòu)可以有效的解決仿人服務(wù)機(jī)器人腰部的自由度少、機(jī)構(gòu)尺寸過(guò)大的問(wèn)題，且整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工成本低廉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的仿人機(jī)器人的三自由度的腰部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，與傳統(tǒng)仿人機(jī)器人腰部機(jī)構(gòu)相比，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大小尺寸接近人體尺寸，運(yùn)行平穩(wěn)，功能完善，結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，便于裝配調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種仿人機(jī)器人的三自由度腰部裝置，包括：渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)、球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)，所述渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)通過(guò)球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)連接；

所述渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)包括渦輪和與渦輪配合的蝸桿，蝸桿首先與滾動(dòng)軸承配合連接，滾動(dòng)軸承再與滾動(dòng)軸承固定件固定連接，蝸桿與電機(jī)連接的一端首先與法蘭盤(pán)聯(lián)軸器固定連接，法蘭盤(pán)聯(lián)軸器再與直流電機(jī)輸出軸固定連接，直流電機(jī)固定于直流電機(jī)殼中，腰部中心軸通過(guò)渦輪的中間孔與渦輪鍵連接，在渦輪的下端連接推力球軸承，推力球軸承通過(guò)推力球軸承固定件固定，腰部中心軸與球關(guān)節(jié)球體下部件固定連接；

所述球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括球關(guān)節(jié)球體下部件、球關(guān)節(jié)上部件和腰部球關(guān)節(jié)球體，球關(guān)節(jié)球體下部件、球關(guān)節(jié)上部件與腰部球關(guān)節(jié)體固定，防止腰部球關(guān)節(jié)球體的軸向運(yùn)動(dòng)，腰部中間軸一端與腰部球關(guān)節(jié)球體固定連接；

所述滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)包括側(cè)腰直流電機(jī)，側(cè)腰直流電機(jī)固定在側(cè)腰電機(jī)殼中，側(cè)腰電機(jī)殼與球關(guān)節(jié)球體下部件固定連接，側(cè)腰電機(jī)輸出軸通過(guò)剛性聯(lián)軸器與絲杠固定連接，滾針軸承與剛性聯(lián)軸器固定配合，滾針軸承固定件與側(cè)腰電機(jī)殼固定連接且對(duì)滾針軸承進(jìn)行固定，絲杠螺母與絲杠配合固定，在絲杠螺母的兩側(cè)設(shè)有固定滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承與萬(wàn)向節(jié)右端件配合連接，萬(wàn)向節(jié)右端件上的內(nèi)孔與萬(wàn)向節(jié)中間十字件配合連接，萬(wàn)向節(jié)中間十字件與兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)左端件配合連接，萬(wàn)向節(jié)左端件與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件固定連接，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件的下端與上端蓋連接固定，胸腔平臺(tái)固定于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件內(nèi)。

上述的仿人機(jī)器人的三自由度腰部裝置，旋轉(zhuǎn)電機(jī)與渦輪蝸桿的配合帶動(dòng)與渦輪連接的腰部中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，腰部中心軸與球關(guān)節(jié)球體下部件固定連接，促使與其相連的電機(jī)殼帶動(dòng)絲杠運(yùn)動(dòng)，四個(gè)絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與胸腔平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。

上述的仿人機(jī)器人的三自由度腰部裝置，腰部的側(cè)腰與彎腰運(yùn)動(dòng)由兩側(cè)的側(cè)腰電機(jī)進(jìn)行相反的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)絲杠螺母相反的運(yùn)動(dòng)，在球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合下，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與胸腔平臺(tái)形成左右及前后平移運(yùn)動(dòng)。

上述的仿人機(jī)器人的三自由度腰部裝置，萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)與球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)配合連接，使腰部結(jié)構(gòu)在側(cè)腰及彎腰運(yùn)動(dòng)時(shí)不形成相互干涉。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明各個(gè)構(gòu)件不同的連接方式和配合實(shí)現(xiàn)了腰部的三個(gè)自由度，通過(guò)直流電機(jī)提供動(dòng)能，再通過(guò)球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，萬(wàn)向節(jié)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)的相互配合使此腰部裝置在較小的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間下達(dá)到較多的運(yùn)動(dòng)空間范圍，完成仿人服務(wù)機(jī)器人所需求的運(yùn)動(dòng)能力；本發(fā)明具有功能完善到位，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，目的性強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)構(gòu)性能穩(wěn)定，便于裝配調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步闡述本發(fā)明達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如下。

參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例公開(kāi)了一種仿人機(jī)器人的三自由度腰部裝置，包括：

一渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，蝸桿30首先與相應(yīng)的滾動(dòng)軸承配合連接，滾動(dòng)軸承再與滾動(dòng)軸承固定件4，電機(jī)端軸承座13連接固定，蝸桿30與直流電機(jī)10連接的另一端首先與法蘭盤(pán)聯(lián)軸器11通過(guò)螺釘固定連接，法蘭盤(pán)聯(lián)軸器再與直流電機(jī)10輸出軸固定連接，直流電機(jī)10固定于直流電機(jī)殼12中，電機(jī)殼固定件20與電機(jī)殼后蓋24通過(guò)螺釘固定直流電機(jī)殼12，渦輪28與蝸桿30配合，腰部中心軸1通過(guò)渦輪29的中間孔與渦輪通過(guò)平鍵2連接，在渦輪28的下端，配合一推力球軸承，推力球軸承通過(guò)推力球軸承固定件3固定，腰部中心軸1通過(guò)螺栓與球關(guān)節(jié)球體下部件6固定連接,直流電機(jī)10將動(dòng)力通過(guò)渦輪28、蝸桿30傳遞到球關(guān)節(jié)球體下部件6上，再通過(guò)側(cè)腰電機(jī)殼15與絲杠14的連接配合，以四個(gè)絲杠14的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)整個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件26與胸腔平臺(tái)19的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

一球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括一球關(guān)節(jié)球體下部6、球關(guān)節(jié)上部件7、腰部球關(guān)節(jié)球體5三個(gè)部件，球關(guān)節(jié)球體下部件6、球關(guān)節(jié)上部件7通過(guò)內(nèi)螺紋將腰部球關(guān)節(jié)體5固定，防止腰部球關(guān)節(jié)球體的軸向運(yùn)動(dòng)，腰部中間軸8的一端與腰部球關(guān)節(jié)球體5通過(guò)螺紋配合連接，腰部中間軸8與旋合軸29通過(guò)螺紋連接配合調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件26與胸腔平臺(tái)19的高度；

一滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)包括一側(cè)腰直流電機(jī)9，側(cè)腰直流電機(jī)9首先固定在側(cè)腰電機(jī)殼15中，側(cè)腰電機(jī)殼15首先通過(guò)螺釘與電機(jī)后蓋固定件25固定再與球關(guān)節(jié)球體下部件6固定連接，側(cè)腰直流電機(jī)9輸出軸通過(guò)剛性聯(lián)軸器16與絲杠14固定連接，滾針軸承與剛性聯(lián)軸器16固定配合，滾針軸承固定件18與側(cè)腰直流電機(jī)殼15通過(guò)螺釘固定連接且對(duì)滾針軸承進(jìn)行固定，絲杠螺母17通過(guò)螺紋與絲杠14配合，在絲杠螺母17的兩側(cè)配合固定滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承再與萬(wàn)向節(jié)右端件21配合連接，萬(wàn)向節(jié)右端件21上的內(nèi)孔與萬(wàn)向節(jié)中間十字件22配合連接，萬(wàn)向節(jié)中間十字件22再與兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)左端件23配合連接，萬(wàn)向節(jié)左端件23通過(guò)螺釘與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件26固定連接，在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件26的下端通過(guò)螺釘與上端蓋27連接固定，胸腔平臺(tái)19通過(guò)配合固定于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件26內(nèi)，相對(duì)的兩個(gè)側(cè)腰電機(jī)進(jìn)行相反運(yùn)轉(zhuǎn)，促使絲杠螺母進(jìn)行相反的運(yùn)動(dòng)，在中心球關(guān)節(jié)與萬(wàn)向節(jié)的配合下，可以使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)件與胸腔平臺(tái)進(jìn)行平行移動(dòng)，模擬仿人機(jī)器人腰部的側(cè)腰運(yùn)動(dòng)，彎腰運(yùn)動(dòng)與此運(yùn)動(dòng)方式相同。

作為優(yōu)選，其中腰部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)與渦輪蝸桿的配合帶動(dòng)與渦輪連接的腰部中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，腰部中心軸又與球關(guān)節(jié)球體下部件連接連接固定，促使與之相連的電機(jī)殼帶動(dòng)絲杠運(yùn)動(dòng)，四個(gè)絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與胸腔平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。

作為優(yōu)選，其中腰部的側(cè)腰與彎腰運(yùn)動(dòng)由兩側(cè)的側(cè)腰電機(jī)進(jìn)行相反的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)絲杠螺母相反的運(yùn)動(dòng)，在球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合下，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與胸腔平臺(tái)形成左右及前后移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

作為優(yōu)選，其中在腰部結(jié)構(gòu)中采用萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)與球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)相互配合，使腰部結(jié)構(gòu)在側(cè)腰及彎腰運(yùn)動(dòng)時(shí)不形成相互干涉。

本實(shí)施例的裝置包括渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)渦輪蝸桿與直流電機(jī)的連接，提供機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)能力，再通過(guò)滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向節(jié)的配合，使直流電機(jī)所提供的動(dòng)力在球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合下，將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為腰部轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力?；瑒?dòng)螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)在直流電機(jī)的帶動(dòng)下，完成腰部的彎腰，側(cè)腰運(yùn)動(dòng)。通過(guò)以上機(jī)構(gòu)的相互配合可以解決仿人機(jī)器人腰部運(yùn)動(dòng)的靈活性問(wèn)題。機(jī)器人腰部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，綠色環(huán)保，空間結(jié)構(gòu)較小，便于生產(chǎn)裝配等優(yōu)點(diǎn)。

整個(gè)腰部裝置在渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，萬(wàn)向節(jié)機(jī)構(gòu)，球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合下，實(shí)現(xiàn)了仿人機(jī)器人腰部裝置的三自由度運(yùn)動(dòng)，使此腰部裝置在較小的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間下達(dá)到較多的運(yùn)動(dòng)空間范圍，完成仿人服務(wù)機(jī)器人所需求的運(yùn)動(dòng)能力。

本實(shí)施例通過(guò)結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)間的合理連接和配合，動(dòng)力機(jī)構(gòu)間的有效搭配，成功的實(shí)現(xiàn)了仿人機(jī)器人腰部結(jié)構(gòu)的較大運(yùn)動(dòng)范圍的運(yùn)動(dòng)性能，此結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，功能完善，機(jī)構(gòu)性能穩(wěn)定，便于生產(chǎn)調(diào)試。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。