專利名稱：基于錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人頭部。
背景技術(shù)：
仿人機(jī)器人是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。仿人機(jī)器人頭部作為仿人機(jī) 器人的重要組成部分，其作用在于模仿人類頭部運(yùn)動(dòng)，并搭載相機(jī)等傳感器實(shí)現(xiàn)視覺(jué)測(cè)量 與控制，同時(shí)應(yīng)具備仿人的外觀造型，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的親和性。現(xiàn)有的仿人機(jī)器人頭部一般都將控制系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)本體分離做成一個(gè)單獨(dú)的控制 箱或盒，因而體積大，獨(dú)立關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積較大，占用頭部較大空間，且較多的采用獨(dú)立關(guān)節(jié) 的仿人機(jī)器人頭部只具有俯仰和回轉(zhuǎn)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的仿人機(jī)器人頭部結(jié)構(gòu)不緊湊，獨(dú)立關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積較大，占 用頭部較大空間，且只具有俯仰和回轉(zhuǎn)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種基于錐齒輪差動(dòng) 耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是所述仿人機(jī)器人頭部由頭部回轉(zhuǎn)關(guān) 節(jié)，頸部基關(guān)節(jié)、頸部底座、頭部外殼、兩個(gè)相機(jī)和兩個(gè)相機(jī)安裝調(diào)整滑板構(gòu)成，所述頭部回 轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由第一盤式無(wú)刷直流電機(jī)、行星齒輪減速器、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座、相機(jī)回轉(zhuǎn)支架、回轉(zhuǎn)空 心套軸、深溝球軸承和關(guān)節(jié)角度反饋軸構(gòu)成，所述第一盤式無(wú)刷直流電機(jī)的輸出端與行星 齒輪減速器的輸入端傳動(dòng)連接，所述行星齒輪減速器裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座的內(nèi)孔中，所述行 星齒輪減速器的輸出軸固裝在回轉(zhuǎn)空心套軸的內(nèi)孔中，所述回轉(zhuǎn)空心套軸裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支 架的內(nèi)孔中，所述相機(jī)回轉(zhuǎn)支架通過(guò)深溝球軸承裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座的上部，所述關(guān)節(jié)角度 反饋軸的一端裝在回轉(zhuǎn)空心套軸的內(nèi)孔中，每個(gè)相機(jī)通過(guò)相對(duì)應(yīng)的調(diào)整滑板裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支架的上端面上；所述頸部基關(guān)節(jié)包括驅(qū)動(dòng)器支板、頸部基關(guān)節(jié)支座、空套差動(dòng)錐齒輪、空套軸承、 鎖緊軸、運(yùn)動(dòng)輸出支架、被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪、軸用彈性擋圈、兩個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)、兩個(gè) 行星齒輪減速器、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪、兩個(gè)傳動(dòng)錐齒輪、兩個(gè)輸出角度反饋軸、兩個(gè)鎖緊 螺母、兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪和兩個(gè)深溝球軸承，每個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)的輸出端與行 星齒輪減速器的輸入端傳動(dòng)連接，每個(gè)行星齒輪減速器的輸出軸穿過(guò)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器支板 與驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪傳動(dòng)連接，每個(gè)行星齒輪減速器與驅(qū)動(dòng)器支板固接，且兩個(gè)行星齒輪減 速器沿頸部基關(guān)節(jié)支座的中心軸線對(duì)稱設(shè)置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪與傳動(dòng)錐齒輪嚙合，兩 個(gè)傳動(dòng)錐齒輪各固裝在頸部基關(guān)節(jié)支座的兩側(cè)，每個(gè)傳動(dòng)錐齒輪與相對(duì)應(yīng)的主動(dòng)差動(dòng)錐齒 輪固裝在一起構(gòu)成雙聯(lián)齒輪，每個(gè)雙聯(lián)齒輪通過(guò)深溝球軸承裝在頸部基關(guān)節(jié)支座的通孔 內(nèi)，每個(gè)雙聯(lián)齒輪的軸向通過(guò)鎖緊螺母與輸出角度反饋軸軸向鎖緊，所述空套差動(dòng)錐齒輪 分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪嚙合，所述被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪嚙合， 兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪、被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪和空套差動(dòng)錐齒輪的輪齒參數(shù)一致并構(gòu)成差動(dòng)錐齒輪機(jī)構(gòu)，所述空套差動(dòng)錐齒輪通過(guò)空套軸承裝在運(yùn)動(dòng)輸出支架上，所述被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪用 軸用彈性擋圈固定在運(yùn)動(dòng)輸出支架上，所述空套差動(dòng)錐齒輪和被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪套在鎖緊軸 的外部，所述鎖緊軸的一端與空套軸承相靠，所述鎖緊軸的另一端通過(guò)彈性擋圈及螺母鎖 緊；所述頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通過(guò)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座與頸部基關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輸出支架連接，頸部基關(guān)節(jié)通過(guò)頸部基關(guān)節(jié)支座與頸部底座中的頸部底座連接，所述頭部外殼與相機(jī)回轉(zhuǎn)支架固 定連接。本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明設(shè)計(jì)的基于錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)的頸部基 關(guān)節(jié)同時(shí)實(shí)現(xiàn)俯仰和側(cè)擺兩個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧；2.與傳統(tǒng)的差動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，本 發(fā)明中的基于錐齒輪的差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)量少，設(shè)計(jì)了可軸向移動(dòng)的空套錐 齒輪，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪和兩個(gè)主動(dòng)錐齒輪整體拆裝，十分方便，且可以通過(guò)鎖緊軸 調(diào)整嚙合預(yù)壓力；3.本發(fā)明增加了一個(gè)側(cè)擺運(yùn)動(dòng)自由度，使機(jī)器人頭部能實(shí)現(xiàn)人頭部常用 的這三個(gè)運(yùn)動(dòng)，提高了運(yùn)動(dòng)的靈活性和仿人性；4.本發(fā)明設(shè)計(jì)了仿人的頭部外殼，具有擬 人化的外形和尺寸。采用剖分式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間大，且與機(jī)械本體拆裝方便。


圖1是本發(fā)明的立體圖，圖2是去掉頭部外殼的立體圖，圖3是頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的立 體圖，圖4是頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的剖視圖，圖5是頸部基關(guān)節(jié)的立體圖，圖6是頸部基關(guān)節(jié)的主 視剖視圖，圖7是圖6的側(cè)視圖，圖8是圖6的俯視圖，圖9是頸部底座的立體圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一如圖1-9所示，本實(shí)施方式的仿人機(jī)器人頭部由頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 1，頸部基關(guān)節(jié)2、頸部底座3、頭部外殼4、兩個(gè)相機(jī)5和兩個(gè)相機(jī)安裝調(diào)整滑板6構(gòu)成，所述 頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1由第一盤式無(wú)刷直流電機(jī)1-1、行星齒輪減速器1-2、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座1-3、相 機(jī)回轉(zhuǎn)支架1-4、回轉(zhuǎn)空心套軸1-5、深溝球軸承1-6和關(guān)節(jié)角度反饋軸1-7構(gòu)成，所述第一 盤式無(wú)刷直流電機(jī)1-1的輸出端與行星齒輪減速器1-2的輸入端傳動(dòng)連接，所述行星齒輪 減速器1-2裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座1-3的內(nèi)孔中，所述行星齒輪減速器1-2的輸出軸固裝在回 轉(zhuǎn)空心套軸1-5的內(nèi)孔中，所述回轉(zhuǎn)空心套軸1_5(通過(guò)緊定螺釘1-10)裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支架
1-4的內(nèi)孔中，所述相機(jī)回轉(zhuǎn)支架1-4通過(guò)深溝球軸承1-6裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座1-3的上部， 所述關(guān)節(jié)角度反饋軸1-7的一端裝在回轉(zhuǎn)空心套軸1-5的內(nèi)孔中，每個(gè)相機(jī)5通過(guò)相對(duì)應(yīng) 的調(diào)整滑板6裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支架1-4的上端面上；所述頸部基關(guān)節(jié)2包括驅(qū)動(dòng)器支板2-3、頸部基關(guān)節(jié)支座2-12、空套差動(dòng)錐齒輪
2-16、空套軸承2-17、鎖緊軸2-18、運(yùn)動(dòng)輸出支架2_20、被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2_21、軸用彈性擋 圈2-22、兩個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)2-1、兩個(gè)行星齒輪減速器2-2、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪 2-6、兩個(gè)傳動(dòng)錐齒輪2-7、兩個(gè)輸出角度反饋軸2-8、兩個(gè)鎖緊螺母2-9、兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒 輪2-13和兩個(gè)深溝球軸承2-15，每個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)2-1的輸出端與行星齒輪減 速器2-2的輸入端傳動(dòng)連接，每個(gè)行星齒輪減速器2-2的輸出軸穿過(guò)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器支板 2-3 (通過(guò)驅(qū)動(dòng)器軸承2-5)與驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪2-6傳動(dòng)連接，每個(gè)行星齒輪減速器2-2與 驅(qū)動(dòng)器支板2-3固接，且兩個(gè)行星齒輪減速器2-2沿頸部基關(guān)節(jié)支座2-12的中心軸線對(duì)稱設(shè)置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪2-6與傳動(dòng)錐齒輪2-7嚙合，兩個(gè)傳動(dòng)錐齒輪2-7各固裝在 頸部基關(guān)節(jié)支座2-12的兩側(cè)，每個(gè)傳動(dòng)錐齒輪2-7與相對(duì)應(yīng)的主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13固裝 在一起構(gòu)成雙聯(lián)齒輪2-14，每個(gè)雙聯(lián)齒輪2-14通過(guò)深溝球軸承2-15裝在頸部基關(guān)節(jié)支座 2-12的通孔內(nèi)，每個(gè)雙聯(lián)齒輪2-14的軸向通過(guò)鎖緊螺母2-9與輸出角度反饋軸2_8軸向鎖 緊，所述空套差動(dòng)錐齒輪2-16分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13嚙合，所述被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪 2-21分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13嚙合，兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪'2-13、被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪 2-21和空套差動(dòng)錐齒輪2-16的輪齒參數(shù)一致并構(gòu)成差動(dòng)錐齒輪機(jī)構(gòu)，所述空套差動(dòng)錐齒 輪2-16通過(guò)空套軸承2-17裝在運(yùn)動(dòng)輸出支架2-20上，所述被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2_21用軸用 彈性擋圈2-22固定在運(yùn)動(dòng)輸出支架2-20上，所述空套差動(dòng)錐齒輪2-16和被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪 2-21套在鎖緊軸2-18的外部，所述鎖緊軸2-18的一端與空套軸承2_17相靠，所述鎖緊軸 2-18的另一端通過(guò)彈性擋圈2-22及螺母鎖緊；所述頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1通過(guò)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座1-3與頸部基關(guān)節(jié)2的運(yùn)動(dòng)輸出支架2-20 連接，頸部基關(guān)節(jié)2通過(guò)頸部基關(guān)節(jié)支座2-12與頸部底座3中的頸部底座3-1連接，所述 頭部外殼4與相機(jī)回轉(zhuǎn)支架1-4固定連接?？仗撞顒?dòng)錐齒輪2-16作用是使錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，受力均勻，空套差 動(dòng)錐齒輪2-16和空套軸承2-17可以在運(yùn)動(dòng)輸出支架2-20內(nèi)孔中沿軸向移動(dòng)，這樣可以方 便的與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13進(jìn)行嚙合拆裝，并可以用鎖緊軸2-18 (及鎖緊軸調(diào)整墊片 2-19)和鎖緊螺母及墊片2-23實(shí)現(xiàn)軸向鎖緊和調(diào)整。
具體實(shí)施方式
二 如圖1所示，本實(shí)施方式的頭部外殼4由樹(shù)脂塑料制成(經(jīng)快速 成型加工制成)，此材料加工方便。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖1所示，本實(shí)施方式的頭部外殼4由頭部上外殼4-1和頭部下外殼4-2構(gòu)成，所述頭部下外殼4-2與頭部上外殼4-1可拆卸連接，此結(jié)構(gòu)拆卸安裝方 便。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四如圖6所示，本實(shí)施方式的頸部基關(guān)節(jié)2還包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整 墊片2-4，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器支板2-3與頸部基關(guān)節(jié)支座2-12之間裝有驅(qū)動(dòng)器調(diào)整墊片2-4，每個(gè) 驅(qū)動(dòng)器調(diào)整墊片2-4裝在頸部基關(guān)節(jié)支座2-12上，此結(jié)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整墊片2-4進(jìn)行軸 向串動(dòng)，以調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪2-6和傳動(dòng)錐齒輪2-7的嚙合間隙。其它組成及連接關(guān)系 與具體實(shí)施方式
三相同。工作原理本發(fā)明具有仿人俯仰、側(cè)擺和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)自由度盤式無(wú)刷直流 電機(jī)1-1通過(guò)行星齒輪減速器1-2減速后，通過(guò)回轉(zhuǎn)空心套軸1-5 (回轉(zhuǎn)空心套軸1-5既作 為聯(lián)軸器連接行星齒輪減速器1-2的輸出軸，又作為傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)傳遞給相機(jī)回轉(zhuǎn) 支架1-4)直接將運(yùn)動(dòng)傳遞給相機(jī)回轉(zhuǎn)支架1-4及兩個(gè)相機(jī)5，實(shí)現(xiàn)相機(jī)5及頭部的回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)；每個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)2-1通過(guò)行星齒輪減速器2-2減速后，每個(gè)行星齒輪 減速器2-2帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪2-6運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪2-6和傳動(dòng)錐齒輪2-7組成一級(jí) 1 1.5的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將輸出運(yùn)動(dòng)傳遞給兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13，被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-21 同時(shí)受兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13嚙合傳動(dòng)，使輸入的運(yùn)動(dòng)差動(dòng)耦合后，通過(guò)運(yùn)動(dòng)輸出支架 2-20輸出俯仰和側(cè)擺運(yùn)動(dòng)；頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1及頭部外殼4與運(yùn)動(dòng)輸出支架2-20固接即整 個(gè)頭部將實(shí)現(xiàn)俯仰和側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。有如下兩種特殊情況當(dāng)兩個(gè)兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13同向等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，頭部作純俯仰運(yùn)動(dòng)；當(dāng)兩個(gè)兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13反向等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，頭 部作純側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。其余情況均是仰和側(cè)擺耦合的運(yùn)動(dòng)。實(shí)施例一使用前先將第一電位計(jì)電路板1-8裝在關(guān)節(jié)角度反饋軸1-7上，第一電 位計(jì)電路板1-8通過(guò)電位計(jì)電路板支架1-9固定在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座1-3上，兩個(gè)第二電位計(jì) 電路板2-10各裝在輸出角度反饋軸2-8上，每個(gè)第二電位計(jì)電路板2-10通過(guò)電位計(jì)電路 板支架2-11安裝在頸部基關(guān)節(jié)支座2-12上，兩塊驅(qū)動(dòng)電路板3-3裝在驅(qū)動(dòng)電路板支架3-2 上，驅(qū)動(dòng)電路板支架3-2裝在括頸部底座3-1的后側(cè)，兩塊控制電路板3-5裝在控制電路板 支架3-4上，控制電路板支架3-4裝在括頸部底座3-1的前側(cè)；通過(guò)關(guān)節(jié)角度反饋軸1-7將回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的位置角度信息傳遞給第一電位計(jì)電路板1-8上的電位計(jì)實(shí)現(xiàn)位置反饋，控制電路板3-5采集第一電位計(jì)電路板1-8位置信號(hào)后，向 驅(qū)動(dòng)電路板3-3發(fā)送PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)第一盤式無(wú)刷直流電機(jī)1-1，盤式無(wú)刷直流電機(jī)1-1通 過(guò)行星齒輪減速器1-2減速后，通過(guò)回轉(zhuǎn)空心套軸1-5直接將運(yùn)動(dòng)傳遞給相機(jī)回轉(zhuǎn)支架1-4 及兩個(gè)相機(jī)5，實(shí)現(xiàn)相機(jī)5及頭部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；通過(guò)每個(gè)輸出角度反饋軸2-8將回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的位置角度信息傳遞給第二電位計(jì)電 路板2-10上的電位計(jì)實(shí)現(xiàn)位置反饋，控制電路板3-5采集兩個(gè)第二電位計(jì)電路板2-10位 置信號(hào)后，向驅(qū)動(dòng)電路板3-3發(fā)送PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)2-1，每個(gè)第 二盤式無(wú)刷直流電機(jī)2-1通過(guò)行星齒輪減速器2-2減速后，每個(gè)行星齒輪減速器2-2帶動(dòng) 驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪2-6運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪2-6和傳動(dòng)錐齒輪2-7組成一級(jí)1 1.5的傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)，將輸出運(yùn)動(dòng)傳遞給兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13，被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-21同時(shí)受兩個(gè)主動(dòng) 差動(dòng)錐齒輪2-13嚙合傳動(dòng)，使輸入的運(yùn)動(dòng)差動(dòng)耦合后，通過(guò)運(yùn)動(dòng)輸出支架2-20輸出俯仰和 側(cè)擺運(yùn)動(dòng)；頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1及頭部外殼4與運(yùn)動(dòng)輸出支架2-20固接即整個(gè)頭部將實(shí)現(xiàn)俯仰 和側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。有如下兩種特殊情況當(dāng)兩個(gè)兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13同向等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，頭 部作純俯仰運(yùn)動(dòng)；當(dāng)兩個(gè)兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪2-13反向等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，頭部作純側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。 其余情況均是仰和側(cè)擺耦合的運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
一種基于錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部，其特征在于所述仿人機(jī)器人頭部由頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(1)，頸部基關(guān)節(jié)(2)、頸部底座(3)、頭部外殼(4)、兩個(gè)相機(jī)(5)和兩個(gè)相機(jī)安裝調(diào)整滑板(6)構(gòu)成，所述頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(1)由第一盤式無(wú)刷直流電機(jī)(1-1)、行星齒輪減速器(1-2)、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座(1-3)、相機(jī)回轉(zhuǎn)支架(1-4)、回轉(zhuǎn)空心套軸(1-5)、深溝球軸承(1-6)和關(guān)節(jié)角度反饋軸(1-7)構(gòu)成，所述第一盤式無(wú)刷直流電機(jī)(1-1)的輸出端與行星齒輪減速器(1-2)的輸入端傳動(dòng)連接，所述行星齒輪減速器(1-2)裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座(1-3)的內(nèi)孔中，所述行星齒輪減速器(1-2)的輸出軸固裝在回轉(zhuǎn)空心套軸(1-5)的內(nèi)孔中，所述回轉(zhuǎn)空心套軸(1-5)裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支架(1-4)的內(nèi)孔中，所述相機(jī)回轉(zhuǎn)支架(1-4)通過(guò)深溝球軸承(1-6)裝在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座(1-3)的上部，所述關(guān)節(jié)角度反饋軸(1-7)的一端裝在回轉(zhuǎn)空心套軸(1-5)的內(nèi)孔中，每個(gè)相機(jī)(5)通過(guò)相對(duì)應(yīng)的調(diào)整滑板(6)裝在相機(jī)回轉(zhuǎn)支架(1-4)的上端面上；所述頸部基關(guān)節(jié)(2)包括驅(qū)動(dòng)器支板(2-3)、頸部基關(guān)節(jié)支座(2-12)、空套差動(dòng)錐齒輪(2-16)、空套軸承(2-17)、鎖緊軸(2-18)、運(yùn)動(dòng)輸出支架(2-20)、被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-21)、軸用彈性擋圈(2-22)、兩個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)(2-1)、兩個(gè)行星齒輪減速器(2-2)、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪(2-6)、兩個(gè)傳動(dòng)錐齒輪(2-7)、兩個(gè)輸出角度反饋軸(2-8)、兩個(gè)鎖緊螺母(2-9)、兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-13)和兩個(gè)深溝球軸承(2-15)，每個(gè)第二盤式無(wú)刷直流電機(jī)(2-1)的輸出端與行星齒輪減速器(2-2)的輸入端傳動(dòng)連接，每個(gè)行星齒輪減速器(2-2)的輸出軸穿過(guò)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器支板(2-3)與驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪(2-6)傳動(dòng)連接，每個(gè)行星齒輪減速器(2-2)與驅(qū)動(dòng)器支板(2-3)固接，且兩個(gè)行星齒輪減速器(2-2)沿頸部基關(guān)節(jié)支座(2-12)的中心軸線對(duì)稱設(shè)置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器輸出齒輪(2-6)與傳動(dòng)錐齒輪(2-7)嚙合，兩個(gè)傳動(dòng)錐齒輪(2-7)各固裝在頸部基關(guān)節(jié)支座(2-12)的兩側(cè)，每個(gè)傳動(dòng)錐齒輪(2-7)與相對(duì)應(yīng)的主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-13)固裝在一起構(gòu)成雙聯(lián)齒輪(2-14)，每個(gè)雙聯(lián)齒輪(2-14)通過(guò)深溝球軸承(2-15)裝在頸部基關(guān)節(jié)支座(2-12)的通孔內(nèi)，每個(gè)雙聯(lián)齒輪(2-14)的軸向通過(guò)鎖緊螺母(2-9)與輸出角度反饋軸(2-8)軸向鎖緊，所述空套差動(dòng)錐齒輪(2-16)分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-13)嚙合，所述被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-21)分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-13)嚙合，兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-13)、被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-21)和空套差動(dòng)錐齒輪(2-16)的輪齒參數(shù)一致并構(gòu)成差動(dòng)錐齒輪機(jī)構(gòu)，所述空套差動(dòng)錐齒輪(2-16)通過(guò)空套軸承(2-17)裝在運(yùn)動(dòng)輸出支架(2-20)上，所述被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-21)用軸用彈性擋圈(2-22)固定在運(yùn)動(dòng)輸出支架(2-20)上，所述空套差動(dòng)錐齒輪(2-16)和被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪(2-21)套在鎖緊軸(2-18)的外部，所述鎖緊軸(2-18)的一端與空套軸承(2-17)相靠，所述鎖緊軸(2-18)的另一端通過(guò)彈性擋圈(2-22)及螺母鎖緊；所述頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(1)通過(guò)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座(1-3)與頸部基關(guān)節(jié)(2)的運(yùn)動(dòng)輸出支架(2-20)連接，頸部基關(guān)節(jié)(2)通過(guò)頸部基關(guān)節(jié)支座(2-12)與頸部底座(3)中的頸部底座(3-1)連接，所述頭部外殼(4)與相機(jī)回轉(zhuǎn)支架(1-4)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部，其特征在于所述 頭部外殼(4)由樹(shù)脂塑料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部，其特征在于 所述頭部外殼(4)由頭部上外殼(4-1)和頭部下外殼(4-2)構(gòu)成，所述頭部下外殼(4-2) 與頭部上外殼(4-1)可拆卸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部，其特征在于所述 頸部基關(guān)節(jié)(2)還包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整墊片(2-4)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器支板(2-3)與頸部基關(guān)節(jié)支 座(2-12)之間裝有驅(qū)動(dòng)器調(diào)整墊片(2-4)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整墊片(2-4)裝在頸部基關(guān)節(jié)支 座(2-12)上。
全文摘要
基于錐齒輪差動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)的仿人機(jī)器人頭部，它涉及一種仿人機(jī)器人頭部。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的頭部結(jié)構(gòu)不緊湊，獨(dú)立關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積較大，占用頭部較大空間，且只具有俯仰和回轉(zhuǎn)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。所述頭部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通過(guò)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)支座與頸部基關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輸出支架連接，頸部基關(guān)節(jié)通過(guò)頸部基關(guān)節(jié)支座與頸部底座中的頸部底座連接，所述頭部外殼與相機(jī)回轉(zhuǎn)支架固定連接，空套差動(dòng)錐齒輪分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪嚙合，被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪分別與兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪嚙合，兩個(gè)主動(dòng)差動(dòng)錐齒輪、被動(dòng)差動(dòng)錐齒輪和空套差動(dòng)錐齒輪的輪齒參數(shù)一致并構(gòu)成差動(dòng)錐齒輪機(jī)構(gòu)。本發(fā)明應(yīng)用于仿人形機(jī)器人頭部視覺(jué)測(cè)量與跟蹤。
文檔編號(hào)B25J19/00GK101837592SQ201010169569
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者劉伊威, 劉宏, 周揚(yáng), 孫奎, 朱俊杰, 王濱 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)