[发明专利]一种锥齿轮差动仿人眼部运动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿人机器人表情运动机构，特别是一种仿人眼部运动机构，属于机器人技术领域。

背景技术

目前对仿人机器人眼部运动机构的研究方案主要是采用串联控制，即以一个电机来控制眼球一个方向转动的自由度，再以另一个电机同时带动前一个电机和眼球另一个方向的自由度。这种方案虽然结构清晰，便于控制，但是同时也增大了结构的体积，亦或是需要对眼球进行开槽等较大程度上破坏眼球完整性的操作。基于上述缺点，提出了一种锥齿轮差动机构，能够实现眼球沿上下、左右方向做较大角度的转动。

发明内容

本发明的目的在于克服已有机器人眼部运动机构体积大，占用过多空间的问题，提出了一种锥齿轮差动仿人眼部运动机构。

       本发明的灵感源于汽车后桥差动轮系，基本构思是：通过两个小锥齿轮分别驱动两个中心锥齿轮，然后这两个中心锥齿轮同时和行星锥齿轮啮合，两个中心锥齿轮的独立运动合成了行星锥齿轮两个自由度的运动，同时因为行星锥齿轮与眼球是刚性连接的，所以也就实现了眼球两个方向上的转动。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种锥齿轮差动仿人眼部运动机构，包括左右两个眼球运动机构和一个眼睑运动机构；所述眼球运动机构左右两个一致，没有差别，分别各包括两个驱动电机、两个驱动轴、两个驱动锥齿轮、两个中心锥齿轮、一个带有轴端的行星锥齿轮、一个用于支承行星锥齿轮的系杆、一个眼球、一个中心支撑架及若干螺钉；所述电机通过螺钉固定在底板支架端上，中心支撑架通过螺钉固定在底板上，两个驱动轴分别固定在两个电机的输出轴上，两个驱动锥齿轮分别固定在两个驱动轴上，并且分别与两个中心锥齿轮啮合；所述两个中心锥齿轮分别固定在中心支撑架轴端的两侧，并可绕中心支撑架轴端转动；行星锥齿轮同时与两个中心锥齿轮啮合，行星锥齿轮的轴端穿过系杆的中心孔并且与眼球上的孔通过过盈配合实现刚性连接，且系杆可绕中心支撑架轴端转动，即系杆在此起支承行星锥齿轮的作用；所述眼睑运动机构包括一个驱动电机、一个电机架、两个同步带轮、一条同步带、一个转动轴、一个转动轴支架、两个眼睑及若干螺钉；所述驱动电机通过螺钉固定在电机架上，电机架通过螺钉固定在底板上，一同步带轮固定在电机输出轴上，另一同步带轮固定在转动轴上，转动轴支架通过螺钉固定在底板上，转动轴可绕转动轴支架转动，两个眼睑分别固定在转动轴的两端。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

结构紧凑，占用空间小，机构质量轻，很好的保证了眼球的完整性，并可使其实现较大角度的转动，而且传动精确可靠；两个眼球独立控制，可以实现双眼集合或散开等异向运动。

附图说明

图1是整体机构图。

图2是眼球运动机构图。

图3为眼球运动机构局部图。

图4是眼球机构中行星锥齿轮、系杆及眼球的装配爆炸图。

图5是眼睑运动机构图。

图6是眼睑运动机构局部图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个优选实施例做详细说明。

参见图1~图6，本锥齿轮差动仿人眼部运动机构，包括左右两个眼球运动机构1和一个眼睑运动机构2；所述眼球运动机构1左右两个一致，没有差别，分别各包括两个驱动电机3和4、两个驱动轴5和6、两个驱动锥齿轮7和8、两个中心锥齿轮9和10、一个带有轴端的行星锥齿轮11、一个用于支承行星锥齿轮的系杆12、一个眼球13、一个中心支撑架14及若干螺钉15；所述电机3和4通过螺钉15固定在底板16支架端上，中心支撑架14通过螺钉15固定在底板16上，两个驱动轴5和6分别固定在两个电机3和4的输出轴上，两个驱动锥齿轮7和8分别固定在两个驱动轴5和6上，并且分别与两个中心锥齿轮9和10啮合；所述两个中心锥齿轮9和10分别固定在中心支撑架14轴端的两侧，并可绕中心支撑架14轴端转动；行星锥齿轮11同时与两个中心锥齿轮9和10啮合，行星锥齿轮11的轴端穿过系杆12的中心孔并且与眼球13上的孔通过过盈配合实现刚性连接，且系杆12可绕中心支撑架14轴端转动，即系杆12在此起支承行星锥齿轮11的作用；两个驱动电机3和4输出不同角速度的转动量，带动两个转动轴5和6，再由两个转动轴5和6分别带动两个驱动锥齿轮7和8，再由两个驱动锥齿轮7和8分别于中心锥齿轮9和10啮合并带动其转动，两个中心锥齿轮9和10与行星锥齿轮11及系杆12构成差动轮系，两个中心锥齿轮9和10获得独立的运动，并输出不同的转速，通过中心锥齿轮9和10的运动合成可以得到眼球左右方向和上下方向的合成转动；所述眼睑运动机构2包括一个驱动电机17、一个电机架18、两个同步带轮19和20、一条同步带21、一个转动轴22、一个转动轴支架23、两个眼睑24和25及若干螺钉15；所述驱动电机17通过螺钉15固定在电机架18上，电机架18通过螺钉15固定在底板16上，一同步带轮19固定在电机17输出轴上，另一同步带轮20固定在转动轴22上，转动轴支架23通过螺钉15固定在底板16上，转动轴22可绕转动轴支架23转动，两个眼睑24和25分别固定在转动轴22的两端；两个眼睑24、25和转动轴22以及同步带轮20实现刚性连接，电机17与同步带轮21实现刚性连接，所以可以通过同步带21，用电机17的转动带动眼睑24和25的转动。