本發(fā)明涉及一種機(jī)器人領(lǐng)域，具體是一種差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前的仿人機(jī)器人頭頸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣，運(yùn)動(dòng)靈活性差，運(yùn)動(dòng)精度低，特別是眼睛眼瞼運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不夠靈活；傳動(dòng)過程過于繁瑣，運(yùn)動(dòng)副不合理，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)摩擦阻力大、噪聲大，機(jī)構(gòu)卡死現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；結(jié)構(gòu)層次性差，整體結(jié)構(gòu)的可安裝維修性差；整體外觀乃至局部尺寸、以及每個(gè)器官所能運(yùn)動(dòng)的幅度與速度都與人類的頭部、頸部相差較大，整體機(jī)構(gòu)動(dòng)作協(xié)調(diào)性不高。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01410106710.2、201502990283.9和201320291262.9的三個(gè)專利申請(qǐng)中，其機(jī)器人頸部機(jī)構(gòu)自由度只有三個(gè)，不能靈活模擬小孩子的萌態(tài)，非標(biāo)準(zhǔn)件較多，加工制造難度大。

因此，需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)能夠靈活真實(shí)地模仿小孩子的頭頸部動(dòng)作，使機(jī)器人更容易被老人接受。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)能夠靈活真實(shí)地模仿小孩子的頭頸部動(dòng)作，使機(jī)器人更容易被老人接受。

本發(fā)明的差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)，包括用于與機(jī)器人軀干固定的底座、用于與機(jī)器人的頭部固定的頭部支撐架、位于頭部支撐架與底座之間的頸部以及用于控制所述頸部動(dòng)作的頸部控制機(jī)構(gòu)，所述頸部控制機(jī)構(gòu)包括同軸相對(duì)設(shè)置于所述底座的錐齒輪i和錐齒輪ii以及同軸相對(duì)設(shè)置于所述頸部的錐齒輪iii和錐齒輪iv，所述錐齒輪i和錐齒輪ii分別對(duì)應(yīng)通過電機(jī)i和電機(jī)ii驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，且錐齒輪i和錐齒輪ii同時(shí)嚙合在錐齒輪iii和錐齒輪iv之間使錐齒輪i、錐齒輪ii、錐齒輪iii和錐齒輪iv共同形成差速錐齒輪組。

進(jìn)一步，所述頸部為倒置的u形座，u形座的兩相對(duì)側(cè)壁分別固定有對(duì)應(yīng)與錐齒輪iii和錐齒輪iv固定配合的半軸；

進(jìn)一步，所述電機(jī)i和電機(jī)ii分別對(duì)應(yīng)通過可轉(zhuǎn)動(dòng)支承在底座上的傳動(dòng)軸i和傳動(dòng)軸ii驅(qū)動(dòng)錐齒輪i和錐齒輪ii轉(zhuǎn)動(dòng)；

進(jìn)一步，所述底座上設(shè)有分別對(duì)應(yīng)支承傳動(dòng)軸i和傳動(dòng)軸ii的軸承i和軸承ii；

本發(fā)明的差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)還包括用于控制所述頭部支撐架動(dòng)作的頭部控制機(jī)構(gòu)，所述頭部控制機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)所述頭部支撐架繞頸部縱向轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)iii；

進(jìn)一步，所述頭部控制機(jī)構(gòu)還包括用于驅(qū)動(dòng)所述頭部支撐架繞頸部橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)iv。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)，錐齒輪i、錐齒輪iii、錐齒輪ii、錐齒輪iv順序依次嚙合共同形成差速錐齒輪組，當(dāng)?shù)鬃系腻F齒輪i和錐齒輪ii同向同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)二者之間的錐齒輪iii和錐齒輪iv繞錐齒輪i的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而錐齒輪iii和錐齒輪iv固定于頸部，因此，整個(gè)頸部將繞錐齒輪i的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人探頭動(dòng)作，當(dāng)?shù)鬃系腻F齒輪i和錐齒輪ii反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)二者之間的錐齒輪iii和錐齒輪iv繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，整個(gè)頸部將繞錐齒輪iii和錐齒輪iv的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人左右搖脖子的動(dòng)作，因此通過控制電機(jī)i和電機(jī)ii的同向轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)頸部上下擺動(dòng)和左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即頸部機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，配合頭部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)類似小孩歪頭打量的動(dòng)作，使機(jī)器人動(dòng)作更加親切，更好地實(shí)現(xiàn)陪護(hù)的功能。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的軸測(cè)圖；

圖2為本發(fā)明的差速錐齒輪組的俯視圖；

圖3為本發(fā)明的差速錐齒輪組的軸測(cè)圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明的軸測(cè)圖。如圖所示，本實(shí)施例中的差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)，包括用于與機(jī)器人軀干固定的底座9、用于與機(jī)器人的頭部固定的頭部支撐架5、位于頭部支撐架5與底座9之間的頸部3以及用于控制所述頸部3動(dòng)作的頸部3控制機(jī)構(gòu)，所述頸部3控制機(jī)構(gòu)包括同軸相對(duì)設(shè)置于所述底座9的錐齒輪i10和錐齒輪ii13以及同軸相對(duì)設(shè)置于所述頸部3的錐齒輪iii12和錐齒輪iv，所述錐齒輪i10和錐齒輪ii13分別對(duì)應(yīng)通過電機(jī)i1和電機(jī)ii8驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，且錐齒輪i10和錐齒輪ii13同時(shí)嚙合在錐齒輪iii12和錐齒輪iv之間使錐齒輪i10、錐齒輪ii13、錐齒輪iii12和錐齒輪iv共同形成差速錐齒輪組，當(dāng)?shù)鬃?上的錐齒輪i10和錐齒輪ii13同向同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)二者之間的錐齒輪iii12和錐齒輪iv繞錐齒輪i10的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而錐齒輪iii12和錐齒輪iv固定于頸部3，因此，整個(gè)頸部3將繞錐齒輪i10的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人探頭動(dòng)作，當(dāng)?shù)鬃?上的錐齒輪i10和錐齒輪ii13反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)二者之間的錐齒輪iii12和錐齒輪iv繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，整個(gè)頸部3將繞錐齒輪iii12和錐齒輪iv的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人左右搖脖子的動(dòng)作，因此通過控制電機(jī)i1和電機(jī)ii8的同向轉(zhuǎn)動(dòng)或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)頸部3上下擺動(dòng)和左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即頸部3機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，配合頭部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)類似小孩歪頭打量的動(dòng)作，使機(jī)器人動(dòng)作更加親切，更好地實(shí)現(xiàn)陪護(hù)的功能。

本實(shí)施例中，所述頸部3為倒置的u形座，u形座的兩相對(duì)側(cè)壁分別固定有對(duì)應(yīng)與錐齒輪iii12和錐齒輪iv固定配合的半軸11，u形座的兩相對(duì)側(cè)壁分別固定有對(duì)應(yīng)與錐齒輪iii12和錐齒輪iv14固定配合的半軸11，u形座包括頂板和兩相對(duì)的側(cè)板，兩側(cè)板均設(shè)有軸孔，兩半軸11分別固定于兩軸孔并分別對(duì)應(yīng)于錐齒輪iii12和錐齒輪iv14固定配合。

本實(shí)施例中，所述電機(jī)i1和電機(jī)ii8分別對(duì)應(yīng)通過可轉(zhuǎn)動(dòng)支承在底座9上的傳動(dòng)軸i2和傳動(dòng)軸ii7驅(qū)動(dòng)錐齒輪i10和錐齒輪ii13轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)i1和電機(jī)ii8均為伺服電機(jī)，傳動(dòng)軸的一端傳動(dòng)連接于電機(jī)i1或電機(jī)ii8的輸出軸，另一端傳動(dòng)連接于錐齒輪i10或錐齒輪ii13。

本實(shí)施例中，所述底座9上設(shè)有分別對(duì)應(yīng)支承傳動(dòng)軸i2和傳動(dòng)軸ii7的軸承i和軸承ii，底座9上固定有對(duì)應(yīng)安裝軸承i和軸承ii的軸承座i和軸承座ii。

本實(shí)施例的差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)還包括用于控制所述頭部支撐架5動(dòng)作的頭部控制機(jī)構(gòu)，所述頭部控制機(jī)構(gòu)包括繞頸部3縱向(即頸部3的高度方向)設(shè)置的電機(jī)iii6，電機(jī)iii6的機(jī)體固定于頸部3頂面，其輸出軸可帶動(dòng)頭部支撐架5轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的搖頭功能(機(jī)器人頭部的左右擺動(dòng))。

本實(shí)施例中，所述頭部控制機(jī)構(gòu)還包括用于驅(qū)動(dòng)所述頭部支撐架5繞頸部3橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)iv，電機(jī)iv4沿頸部3橫向設(shè)置，其機(jī)體與電機(jī)iii的輸出軸固定，電機(jī)iv4的轉(zhuǎn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的點(diǎn)頭功能(機(jī)器人頭部的上下擺動(dòng))。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種差速錐齒輪式機(jī)器人頭頸控制機(jī)構(gòu)，包括用于與機(jī)器人軀干固定的底座、用于與機(jī)器人的頭部固定的頭部支撐架、位于頭部支撐架與底座之間的頸部以及用于控制所述頸部動(dòng)作的頸部控制機(jī)構(gòu)，所述頸部控制機(jī)構(gòu)包括同軸相對(duì)設(shè)置于所述底座的錐齒輪I和錐齒輪II以及同軸相對(duì)設(shè)置于所述頸部的錐齒輪III和錐齒輪IV，所述錐齒輪I和錐齒輪II分別對(duì)應(yīng)通過電機(jī)I和電機(jī)II驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，且錐齒輪I和錐齒輪II同時(shí)嚙合在錐齒輪III和錐齒輪IV之間使錐齒輪I、錐齒輪II、錐齒輪III和錐齒輪IV共同形成差速錐齒輪組，該控制機(jī)構(gòu)能夠靈活真實(shí)地模仿小孩子的頭頸部動(dòng)作，使機(jī)器人更容易被老人接受。

技術(shù)研發(fā)人員：柏龍;陳永志;龔程;程垣皓;陳曉紅;陳銳;江沛;劉富檣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.12
技術(shù)公布日：2017.09.12