[发明专利]可组合的机器人关节构成的四肢单元

说明书

技术领域：

本发明涉及机器人领域，具体是一种可组合的机器人关节构成的四肢单元，该四肢单元可以实现机器人的手脚功能转换。

背景技术：

在工业机器人领域，国内外关于步行机人的研究主要集中在单一工作环境下的控制方法和运动结构与功能上，而针对如何降低步行机器人的研究成本以及提高步行机器人扩展性的研究成果非常有限。目前，绝大多数的机器人以实现多种工作环境下的工作任务为目标，并通过采用复杂的运动结构和控制方法实现上述目标。其采用的运动结构和控制方法不仅非常复杂，而且通常一经确定就很难做出改变，当机器人的工作环境或者工作任务发生变化时，机器人往往无法正常工作以完成新的任务。此外，复杂的结构也会导致运行过程中的故障频发，机器人的研制费用和使用成本也大大增加。因此，通过增加运动结构的功能和复杂度的方法，不能根本上满足步行机器人经常变化的环境和任务需要，也不能解决丰富机器人功能与降低研制和使用成本之间的矛盾。中国发明专利申请(申请日2006年12月1日，申请号200610125217.0，公开号CN1974147A)说明书公开了一种由可组合的机器人关节构成的足单元，可以通过对关节的组合得到不同功能的机器人腿部结构。该技术方案采用的关节中，电机的运动通过减速器输出到一个直齿轮，再通过两个与该直齿轮啮合的直齿轮输出到两个转向减速器，进而驱动连接盘。该技术方案中，需要两个转向减速器，而且是通过两个直齿轮与同一个直齿轮相啮合来传递运动，这种结构在装配时需要安装的零部件多，而且两个直齿轮与一个直齿轮相啮合，对零件的，否则会发生相互干涉，从而增加了加工和装配的难度。而且，该技术方案的足单元没有设置夹持功能部件，只能作为机器人的脚使用，而对于需要抓取物体功能的机器人则不能满足要求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可组合的机器人关节构成的四肢单元，所述的这种可组合的机器人关节构成的四肢单元要解决现有技术中机器人足单元采用的可组合式机器人关节的两个连接盘各自与一个转向减速器连接从而需要两个齿轮与另一齿轮相啮合，对零件加工精度要求高、增加了加工和装配的难度的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：包括小腿单元、大腿单元和髋单元，小腿单元、大腿单元和髋单元为串联组合的关节，髋单元和大腿单元的关节结构相同，该关节包括壳体和设于壳体内的电机、传动装置、检测装置，以及设于壳体后端的两个连接支架和设于壳体前端两侧的连接盘，其中，所述传动装置包括中间传动装置和末端传动装置，中间传动装置与电机输出轴相连接，中间传动装置与末端传动装置相连接，该末端传动装置具有两头输出轴，该两头输出轴分别与一个连接盘相连接，连接盘和连接支架上均设有连接孔，大腿单元的连接支架和髋单元的连接接盘相连接，在髋单元的壳体上还有连接板与机器人本体相连。

所述的中间传动装置包括行星齿轮减速器和两个相啮合的直齿轮，末端传动装置是蜗轮蜗杆减速器，行星齿轮减速器的输入轴与电机的输出轴相连接，行星齿轮减速器的输出轴与第一直齿轮相连接，第二直齿轮与蜗杆轴相连接，蜗杆轴从蜗轮两侧延伸构成两头输出轴，该两头输出轴上分别设有第一连接盘和第二连接盘。

所述第一连接盘和第二连接盘中部设置有孔，第一连接盘和第二连接盘通过螺母设于输出轴端部，第一连接盘和第二连接盘上沿圆周方向设有至少两个连接孔，连接支架末端呈圆环形盘体，该圆环形盘体中央孔的直径大于连接盘连接螺母外接圆的直径，该圆环上沿其圆周方向设有至少两个连接孔，该至少两个连接孔的位置与连接盘上连接孔的位置对应一致。

所述检测装置包括设于电机后端的光电编码器和设于一个连接盘上的电位器，该光电编码器与电机同轴相连。

小腿单元包括回转结构、中间杆体和夹钳结构，中间杆体将回转结构和夹钳结构相连接，回转结构由连接体、回转驱动电机、减速器、第一联轴器和相啮合的小锥齿轮、大锥齿轮构成，连接体一端设有两个连接板与大腿单元的连接盘相连接，回转驱动电机与减速器相连接，减速器的输出轴通过第一联轴器与小锥齿轮的轴相连接，大锥齿轮轴与小锥齿轮的轴相垂直，中间杆体与大锥齿轮轴另一端固定连接，夹钳结构包括夹钳驱动电机、第二减速器、第二联轴器、蜗杆、与蜗杆啮合的两个蜗轮块、与蜗轮块相连接的夹板，夹钳驱动电机、第二减速器和第二联轴器都设于中间杆体内、并依次相连，第二联轴器的输出轴与蜗杆相连接，两个蜗轮块对称设于蜗杆两侧，两个蜗轮块通过转轴设于端部壳体上，该端部壳体与中间杆体固定连接。

中间杆体呈圆筒状，在该圆筒状中间杆体上开设有沿其轴向的槽。

所述两个夹板中部的掌部内侧设有压力传感器。

所述两个夹板前端设有由橡胶块构成的足尖。