[发明专利]仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节

说明书

本发明提供了一种仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节，属于仿人机器人技术领域。本发明的二自由度模块化仿人机器人关节包括两组相同的驱动和传动机构，该驱动和传动机构为：电机轴与丝杠一端连接，滑块的中间孔与丝杠啮合，滑块下端通孔与连杆一的一端套接，连杆一另一端通过十字轴组件一与连杆二一端连接，连杆二另一端与关节轴承组件固连，关节轴承组件与U型架的执行端固连。本发明能减小仿人机器人手臂或腿部关节运动时机构的转动惯量，结构稳定、灵活度高，并可根据不同的使用需求选择不同类型的丝杠进行针对性设计。

技术领域

本发明涉及仿人机器人技术领域，具体涉及仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，仿人机械关节越来越多地被应用到各行业中。但是目前的仿人机械关节仍存在如下问题：拟人化程度低而无法完成一些特定任务，或者具备一定的拟人化程度，但是负载、机械强度和运动空间不够，导致仿人机械关节只具备一些演示功能或者应用在低载荷的场合；这些问题都限制了仿人机械关节的广泛应用。

当仿人机器人使用机械关节终端执行任务尤其是带负载的任务时，腕关节或踝关节作为执行端的连接部位，远离躯干，需要尽量减轻重量，同时可承受一定的力和力矩，还需要足够的自由度、运动空间和灵活性，所以腕关节和踝关节的设计是仿人机械关节设计的重点和难点之一。

现有的仿人机械关节主要有串联型和并联型两种，串联型关节的主要问题是结构重心容易靠近执行端，机构转动惯量大，线缆布局难度较高。并联型关节也同样存在着一些问题，如：工作空间小，刚度低，或者结构过于复杂，装拆困难。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种二自由度模块化仿人机器人关节，包括两组相同的驱动和传动机构，每组驱动和传动机构包括电机、丝杠、滑块、连杆一、十字轴组件一、连杆二、关节轴承组件和U型架，所述滑块上设有3个位于同一条直线上的通孔；

所述电机的输出轴与丝杠一端连接，滑块中间孔与丝杠啮合，滑块下端通孔与连杆一的一端套接，连杆一的另一端通过十字轴组件一与连杆二的一端连接，连杆二的另一端与关节轴承组件固连，关节轴承组件与U型架的执行端固连。

进一步地，所述电机固定安装在电机框架内部，所述电机框架内侧固连有轴承座，所述轴承座上安装有丝杠轴承，所述丝杠轴承用于支撑丝杠一端，所述丝杠另一端通过安装在末端支撑架上的丝杠轴承支撑。

更进一步地，所述末端支撑架通过十字轴组件二与U型架的开口端连接。

更进一步地，所述轴承座与末端支撑架之间固连有导向杆，所述导向杆穿过滑块的上端通孔，且导向杆与滑块的上端通孔间隙配合。

进一步地，所述滑块的下端通孔通过锁紧螺钉与连杆一的一端套接。

进一步地，所述关节轴承组件包括关节轴承螺母、关节轴承、压环和关节轴承轴，所述关节轴承通过关节轴承轴与U型架封闭端固连，并通过压环和关节轴承螺母轴向定位和锁紧。

更进一步地，所述十字轴组件一和十字轴组件二均由4个十字轴螺套和1个十字轴组成，4个十字轴螺套分别安装在两个连接件的一对连接孔内，且十字轴螺套与十字轴固连。

进一步地，所述关节轴承组件与U型架的执行端固连，具体为：两组关节轴承组件与U型架执行端固连的位置位于U型架执行端连接面的对角线上。

进一步地，丝杠选用滚珠丝杠或梯形丝杠。

一种仿人机器人，包括上述二自由度模块化仿人机器人关节。

本发明的有益效果为：