[发明专利]一种仿人机器人的颈关节驱动机构

说明书

本发明提供了一种仿人机器人的颈关节驱动机构，用以解决仿人机器人集成度低，且头部运动性能不能满足实际使用需求的问题。该机构包括位于仿人机器人颈部区域的颈部俯仰机构、颈部回转机构、液压俯仰驱动装置和液压回转驱动装置；颈部俯仰机构用于与头部外壳固定连接，当液压俯仰驱动装置驱动颈部俯仰机构运动时，颈部俯仰机构带动头部外壳完成俯仰动作；颈部回转机构与颈部俯仰机构与固定连接，当液压回转驱动装置驱动颈部回转机构时，颈部回转机构通过颈部俯仰机构带动头部外壳完成回转动作。

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，尤其涉及一种仿人机器人的颈关节驱动机构。

背景技术

仿人机器人是指具有双手、双足、头部和躯干等人类外形特征，能用双足进行移动和实现其它类人功能的人形机器人，它的研究集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术等多学科于一体。随着机器人技术的飞速发展，对仿人机器人的各个组成部分提出了更高的要求。

从仿人机器人的头部的任务功能来看，其主要作用是搭载视觉摄像机等传感器装置，实现视觉测量和控制、环境建模等要求，为整个机器人完成操作任务提供支持，仿人机器人头部应该具备人类头部最基本的运动形式和功能。

为了保障仿人机器人的性能，仿人机器人的头部设计应当考虑如下几个因素：头部运动驱动机构的结构紧凑，总体尺寸与人类头部实际尺寸一致；所有的驱动系统、传动系统、传感器系统都要能够与结构本体集成，不能影响头部运动的实现；具备仿人化的外观造型，且能与功能结构本体方便拆装；选取合适的驱动方式，提升仿人机器人头部传感器的性能。

申请号为201610638186.2的发明专利公开了一种具有头部双自由度联动的机器人，在该申请的技术方案中，机器人包括上壳体和下壳体，上壳体为机器人的头部区域，机器人的头部区域与传动机构连接，传动机构则由齿轮、齿轮连杆和中心轴构成，位于下壳体的第一驱动电机和第二驱动电机驱动传动机构，分别使得机器人头部纵向摆动和左右摆动。

以上技术方案存在着明显的缺陷：一、驱动电机、传动机构占用空间大，且位于下客体内，结构松散，集成度低；二、电驱动方式在功率密度、运动精度、负载能力等各方面的性能均不能满足实际使用的需求。

发明内容

本发明提供了一种仿人机器人的颈关节驱动机构，用以解决仿人机器人集成度低，且头部运动性能不能满足实际使用需求的问题。

本发明提供的具体方案如下：

一种仿人机器人的颈关节驱动机构，包括位于仿人机器人颈部区域的颈部俯仰机构、颈部回转机构、液压俯仰驱动装置和液压回转驱动装置；颈部俯仰机构用于与头部外壳固定连接，当液压俯仰驱动装置驱动颈部俯仰机构运动时，颈部俯仰机构带动头部外壳完成俯仰动作；颈部回转机构与颈部俯仰机构与固定连接，当液压回转驱动装置驱动颈部回转机构时，颈部回转机构通过颈部俯仰机构带动头部外壳完成回转动作。

进一步地，颈部俯仰机构包括上齿轮、下齿轮和摆动件；上齿轮和下齿轮相互啮合，上齿轮通过转轴和第一铜套连接摆动件，下齿轮的底座通过销轴与第二铜套连接摆动件。

进一步地，所述液压俯仰驱动装置包括第一液压阀，以及设置在上齿轮的第一进油嘴、第一出油嘴、第一作动筒和第二作动筒；第一液压阀与第一进油嘴、第一出油嘴通过第一油管连接，第一液压阀通过改变第一油管的液压驱动第一作动筒、第二作动筒沿上齿轮内的滑槽滑动。

进一步地，第一作动筒、第二作动筒的末端均设置滑轮，摆动件上设置弧形面，当第一作动筒、第二作动筒被驱动时，滑轮沿弧形面滑动。

进一步地，颈部回转机构上设置十字交叉件，第一液压阀设置于十字交叉件上。