[发明专利]一种拟人机器人腰关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种拟人机器人的腰关节。

技术背景

拟人机器人是先进机器人技术的高级发展阶段，它综合体现了高级机器人的机构学、运动和动力学等诸多方面的研究和发展水平，是一个很复杂的综合系统。其中，拟人机器人腰关节是拟人机器人设计中的难点之一。早期的拟人机器人腰关节通常采用串联结构，存在结构复杂、惯性大等不足之处，甚至一些拟人机器人没有腰关节。为了克服这些不足之处，许多研究人员把注意力转向了三自由度转动并联机构，具有结构简单、承载能力强等优点，如Gosselin等人对球面3-RRR并联机构进行了较深入地研究，Karouia提出的3-UPU机构，Vischer提出的Argos机构，Di Gregorio提出的3-RUU机构，方跃法提出的3-UPR机构，基于球面3-RRR并联机构，金振林教授提出了一种机器人腰关节机构等三自由度转动并联机构。但是，上述三自由度转动并联机构也存在一些不足之处，如球面3-RRR机构和3-UPR机构的每个转动轴线均汇交于空间一点，对制造和安装精度要求很高，否则，会发生卡死现象，3-RUU机构的每条运动支链中有两个转动副是不动的，即等效于3-RRR机构，Argos机构的每条支链中含有球面副，提高了制造成本且难于保证精度，给安装与制造带来一些不便。综上所述，目前，腰关节机构均存在很多不足之处，非常需要改进，以满足设计与应用的需要。

为克服上述缺点，中国专利第200710062554.4号公布了一种机器人腰关节，包括基座、运动平台和连接两者之间的三条运动支链，所述的三条运动支链分别是第一运动支链和两条结构相同的第二运动支链，在第一运动支链中，第一伺服电机安装在基座上，曲柄的一端固连在第一伺服电机的转动轴上，曲柄的另一端通过第一球铰与定长杆的一端相连，定长杆的另一端通过第二球铰与运动平台相连；在第二运动支链中，第二伺服电机安装在基座上，主动曲杆的一端固连在第二伺服电机的转动轴上，主动曲杆的另一端通过第一转动副铰链与从动曲杆的一端相连，从动曲杆的另一端通过第二转动副铰链与运动平台相连。在完成俯仰动作时，由第一伺服电机和两个第二伺服电机分别驱动对应的曲柄，由曲柄带动定长杆或主动曲杆、从动曲杆组合运动，在定长杆和从动曲杆的作用下实现运动平台的俯仰。

但是，这种机器人腰关节机构也是球面3-DOF并联机构衍生过来的。因此，这种机器人腰关节机构也存在加工与装配工艺性不好、结构复杂和传动精度不高等不足之处。

发明内容

为克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种结构简单、惯性小、响应速度快、运动精度高的一种拟人机器人腰关节。

一种拟人机器人腰关节，包括基座和运动平台，所述的基座通过若干组运动单元与所述的运动平台连接；

其特征在于：所述的运动单元包括固定在基座上的伺服电机和与所述的电机连接的螺母螺杆组合，所述的螺母螺杆组合中的螺杆与所述的电机的输出轴连接，所述的螺母螺杆组合中的螺母与定长杆铰接，所述的定长杆的另一端与所述的运动平台铰接。

进一步，所述的螺母通过第一万向节与所述的定长杆连接，所述的定长杆的另一端通过第二万向节与所述的定长杆连接。

进一步，所述的基座和运动平台之间设有一固定基座与运动平台之间的高度位置的支撑杆，所述的支撑杆的顶端通过万向节与所述的运动平台连接，所述的支撑杆的底端固定在所述的基座上。

进一步，所述的运动平台与三组所述的运动单元连接。

本发明的技术构思是：本发明所述的一种拟人机器人腰关节动作时，启动运动单元的电机，电机带动螺杆转动，进而带动螺母移动，螺母驱动定长杆摆动；运动平台以与支撑杆的连接部为支点而上下、左右转动。

本发明具有结构简单、惯性小、响应速度快、运动精度高的优点。

附图说明

图1为本发明的示意图

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明：

一种拟人机器人腰关节，包括基座1和运动平台3，所述的基座通过若干组运动单元2与所述的运动平台3连接；

所述的运动单元2包括固定在基座1上的伺服电机21和与所述的电机21连接的螺母螺杆组合，所述的螺母螺杆组合中的螺杆22与所述的电机21的输出轴连接，所述的螺母螺杆组合中的螺母23与一定长杆24铰接，所述的定长杆24的另一端与所述的运动平台3铰接。

所述的螺母通过第一万向节与所述的定长杆连接，所述的定长杆的另一端通过第二万向节与所述的定长杆连接。