一种仿人机器人行走装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种仿人机器人行走装置，属于机器人技术领域，特别是涉及一种仿人机器人行走装置。解决了现有仿人机器人关节所具有的自由度少，拟人化成度低，整体动作不协调的问题。它包括执行机构和驱动机构，执行机构包括腹部、髋部、大腿、膝关节机构、小腿、踝部、足部、踝关节机构和髋关节机构，驱动机构包括主动带轮、空心杯电机、从动带轮和谐波减速器。它主要用于仿人机器人的行走。

A Walking Device for Humanoid Robot

The invention provides a humanoid robot walking device, which belongs to the technical field of robots, in particular relates to a humanoid robot walking device. The problems of low degree of freedom, low degree of anthropomorphism and inconsistent overall motion of existing humanoid robot joints are solved. It includes actuator and driving mechanism. The actuator includes abdomen, hip, thigh, knee joint, leg, ankle, foot, ankle joint and hip joint. The driving mechanism includes active pulley, hollow cup motor, driven pulley and harmonic reducer. It is mainly used for walking of humanoid robots.

【技术实现步骤摘要】
一种仿人机器人行走装置
本专利技术属于机器人
，特别是涉及一种仿人机器人行走装置。
技术介绍
仿人机器人是机器人领域中重要而尖端的研究方向之一，其研究和发展代表了机器人学的最高水平。仿人机器人与其他机器人最大的区别在于其仿人的双足运动方式，该特点使得其易于融入人类日常生活和工作环境中，协助人类完成具体的任务。目前为止，大多数仿人机器人的关节所具有的自由度少，拟人化程度低，在实际工作过程中，整体动作不够协调。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的问题，提出一种仿人机器人行走装置。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种仿人机器人行走装置，它包括执行机构和驱动机构，所述驱动机构驱动执行机构运动，所述执行机构包括腹部、髋部、大腿、膝关节机构、小腿、踝部、足部、踝关节机构和髋关节机构，所述腹部通过髋关节机构与髋部相连，所述髋部与大腿相连，所述大腿通过膝关节机构与小腿相连，所述小腿通过踝关节机构与踝部相连，所述踝部与足部相连，所述驱动机构包括主动带轮、空心杯电机、从动带轮和谐波减速器，所述空心杯电机与主动带轮传动连接，所述主动带轮与从动带轮通过同步带传动连接，所述从动带轮与谐波减速器传动连接。更进一步的，所述腹部包括一对腹部框架、轻弹簧组、腹部限位柱、髋关节偏转电机和腹部谐波减速器，所述一对腹部框架间通过轻弹簧组相连，所述腹部框架包括支撑横板和支撑竖板，所述支撑横板和支撑竖板固定连接，所述支撑横板底面设置有腹部限位柱，所述支撑横板与髋关节偏转电机相连，所述髋关节偏转电机输出轴与腹部谐波减速器的波发生器通过键传动连接，所述腹部谐波减速器的刚轮与支撑橫板底部固定连接，所述腹部谐波减速器的柔轮与髋部固定连接。更进一步的，所述髋部包括髋架、臀部底板和髋部限位柱，所述髋架和臀部底板固定连接，所述髋架顶端外侧设有髋部限位柱。更进一步的，所述髋关节机构包括第一十字连接件、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第一髋关节连接轴、第二髋关节连接轴、第一谐波减速器、第二谐波减速器、第一带轮传动系、第二带轮传动系、髋关节俯仰电机、髋关节滚转电机、髋关节滚转支撑座和髋关节俯仰支撑座，所述髋关节滚转电机与髋部固定连接，所述髋关节滚转电机通过第一带轮传动系与第一谐波减速器的波发生器传动连接，所述髋关节滚转支撑座与髋部固定连接，所述第一带轮传动系通过髋关节滚转支撑座与髋部固定连接，所述第一谐波减速器的刚轮与髋部内侧固定连接，所述第一谐波减速器的柔轮与第一十字连接件端面传动连接，所述髋关节俯仰电机通过第二带轮传动系与第二谐波减速器的波发生器传动连接，所述髋关节俯仰支撑座与大腿固定连接，所述第二带轮传动系通过髋关节俯仰支撑座与大腿固定连接，所述第二谐波减速器的刚轮与大腿固定连接，所述第二谐波减速器的柔轮与第一十字连接件传动连接，所述第一深沟球轴承和第二深沟球轴承分别安装在第一十字连接件端部轴孔上，所述第一髋关节连接轴安装在第一深沟球轴承内圈，所述第二髋关节连接轴安装在第二深沟球轴承内圈。更进一步的，所述大腿包括大腿侧板，所述小腿包括小腿侧板和限位块，所述小腿与限位块固定连接。更进一步的，所述膝关节机构包括套筒、膝关节谐波减速器、第三带轮传动系、膝关节俯仰电机、膝关节连接轴、第三深沟球轴承和膝关节俯仰支撑座，所述膝关节俯仰电机通过第三带轮传动系与膝关节谐波减速器的波发生器传动连接，所述膝关节俯仰支撑座与大腿固定连接，所述第三带轮传动系通过膝关节俯仰支撑座固定在大腿外侧，所述膝关节谐波减速器的刚轮与大腿内侧固定连接，所述膝关节谐波减速器的柔轮与小腿传动连接，所述第三深沟球轴承安装在小腿的轴孔内，所述膝关节连接轴穿过小腿的轴孔并与大腿固定连接，所述套筒与小腿内侧固定连接。更进一步的，所述踝部包括踝架和踝部侧板，所述踝架上设置有与踝部侧板对应的凹槽，所述踝架和踝部侧板固定连接。更进一步的，所述踝关节机构包括踝关节俯仰电机、踝关节滚转电机、第二十字连接件、踝关节俯仰连接轴、踝关节滚转连接轴、第四谐波减速器、第五谐波减速器、第四带轮传动系、第五带轮传动系、第四深沟球轴承、第五深沟球轴承、踝关节俯仰支撑座和踝关节滚转支撑座，所述踝关节俯仰电机通过第五带轮传动系与第五谐波减速器的波发生器传动连接，所述踝关节俯仰支撑座与小腿固定连接，所述第五带轮传动系与小腿固定连接，所述第五谐波减速器的柔轮与第二十字连接件端面传动连接，所述踝关节滚转电机通过第四带轮传动系与第四谐波减速器的波发生器传动连接，所述踝关节滚转支撑座与踝部固定连接，所述第四带轮传动系与踝部固定连接，所述第四谐波减速器的刚轮与踝部内侧固定连接，所述第四谐波减速器的柔轮与第二十字连接件端面传动连接，所述第四深沟球轴承和第五深沟球轴承分别安装在第二十字连接件端部轴孔，所述踝关节俯仰连接轴安装在第五深沟球轴承内圈，所述踝关节滚转连接轴安装在第四深沟球轴承内圈，所述踝关节俯仰连接轴与小腿固定连接，所述踝关节滚转连接轴与踝部固定连接。更进一步的，所述足部包括脚底板、脚趾、连接销、橡胶阻尼器和足部支架，所述脚趾与脚底板铰接，所述脚底板焊接4个圆柱体，所述橡胶阻尼器与圆柱体间隙配合，所述足部支架具有4个与圆柱体相对应的带孔凸耳，所述带孔凸耳与圆柱体间隙配合，所述足部支架沿圆柱体垂直移动，所述足部支架与踝部固定连接，所述足部支架与脚底板固定连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过合理的结构设计，实现髋关节俯仰、偏转、滚转运动，膝关节俯仰运动，踝关节俯仰和滚转运动以及脚趾的被动俯仰运动共计14个自由度，在驱动机构的驱动下完成了仿人机器人的双足行走运动，实现了机器人对人类行走过程的高度模拟，在保证了其具有多自由度机械结构的同时也具有结构简单易于实现、运动平稳等优点。有效解决了现有仿人机器人关节所具有的自由度少，拟人化成度低，整体动作不协调的问题。附图说明图1为本专利技术所述的一种仿人机器人行走装置结构示意图图2为本专利技术所述的谐波减速器结构示意图图3为本专利技术所述的腹部结构示意图图4为本专利技术所述的髋部及髋关节机构结构示意主图图5为本专利技术所述的髋部及髋关节机构结构示意辅图图6为本专利技术所述的膝关节机构结构示意图图7为本专利技术所述的足部及踝关节机构结构示意主图图8为本专利技术所述的足部及踝关节机构结构示意辅图1-腹部、2-髋部、3-大腿、4-膝关节机构、5-小腿、6-踝部、7-足部、8-踝关节机构、9-主动带轮、10-空心杯电机、11-从动带轮、12-谐波减速器、13-髋关节机构、201-刚轮、202-柔轮、203-波发生器、31-轻弹簧组、32-支撑横版、33-腹部框架、34-髋关节偏转电机、35-腹部限位柱、36-支撑竖板、37-髋部限位柱、38-腹部谐波减速器、402-髋架、403-髋关节滚转支撑座、404-第一带轮传动、405-髋关节滚转电机、406-臀部底板、407-髋关节俯仰电机、408-腿部侧板、409-第二带轮传动系、410-大腿侧板、411-髋关节俯仰支撑座、412-第一十字连接件、51-第二谐波减速器、52-第二深沟球轴承、53-第二髋关节连接轴、54-第一深沟球轴承、55-第一髋关节连接轴、56-第一谐波减速器、601-深沟球轴承、602-套筒、603-膝关节连接轴、604-限位块、605-踝关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿人机器人行走装置，其特征在于：它包括执行机构和驱动机构，所述驱动机构驱动执行机构运动，所述执行机构包括腹部(1)、髋部(2)、大腿(3)、膝关节机构(4)、小腿(5)、踝部(6)、足部(7)、踝关节机构(8)和髋关节机构(13)，所述腹部(1)通过髋关节机构(13)与髋部(2)相连，所述髋部(2)与大腿(3)相连，所述大腿(3)通过膝关节机构(4)与小腿(5)相连，所述小腿(5)通过踝关节机构(8)与踝部(6)相连，所述踝部(6)与足部(7)相连，所述驱动机构包括主动带轮(9)、空心杯电机(10)、从动带轮(11)和谐波减速器(12)，所述空心杯电机(10)与主动带轮(9)传动连接，所述主动带轮(9)与从动带轮(11)通过同步带传动连接，所述从动带轮(11)与谐波减速器(12)传动连接。

【技术特征摘要】
1.一种仿人机器人行走装置，其特征在于：它包括执行机构和驱动机构，所述驱动机构驱动执行机构运动，所述执行机构包括腹部(1)、髋部(2)、大腿(3)、膝关节机构(4)、小腿(5)、踝部(6)、足部(7)、踝关节机构(8)和髋关节机构(13)，所述腹部(1)通过髋关节机构(13)与髋部(2)相连，所述髋部(2)与大腿(3)相连，所述大腿(3)通过膝关节机构(4)与小腿(5)相连，所述小腿(5)通过踝关节机构(8)与踝部(6)相连，所述踝部(6)与足部(7)相连，所述驱动机构包括主动带轮(9)、空心杯电机(10)、从动带轮(11)和谐波减速器(12)，所述空心杯电机(10)与主动带轮(9)传动连接，所述主动带轮(9)与从动带轮(11)通过同步带传动连接，所述从动带轮(11)与谐波减速器(12)传动连接。2.根据权利要求1所述的一种仿人机器人行走装置，其特征在于：所述腹部(1)包括一对腹部框架(33)、轻弹簧组(31)、腹部限位柱(35)、髋关节偏转电机(34)和腹部谐波减速器(38)，所述一对腹部框架(33)间通过轻弹簧组(31)相连，所述腹部框架(33)包括支撑横板(32)和支撑竖板(36)，所述支撑横板(32)和支撑竖板(36)固定连接，所述支撑横板(32)底面设置有腹部限位柱(35)，所述支撑横板(32)与髋关节偏转电机(34)相连，所述髋关节偏转电机(34)输出轴与腹部谐波减速器(38)的波发生器通过键传动连接，所述腹部谐波减速器(38)的刚轮与支撑橫板(32)底部固定连接，所述腹部谐波减速器(38)的柔轮与髋部(2)固定连接。3.根据权利要求1所述的一种仿人机器人行走装置，其特征在于：所述髋部(2)包括髋架(402)、臀部底板(406)和髋部限位柱(37)，所述髋架(402)和臀部底板(406)固定连接，所述髋架(402)顶端外侧设有髋部限位柱(37)。4.根据权利要求1所述的一种仿人机器人行走装置，其特征在于：所述髋关节机构(13)包括第一十字连接件(412)、第一深沟球轴承(54)、第二深沟球轴承(52)、第一髋关节连接轴(55)、第二髋关节连接轴(53)、第一谐波减速器(56)、第二谐波减速器(51)、第一带轮传动系(404)、第二带轮传动系(409)、髋关节俯仰电机(407)、髋关节滚转电机(405)、髋关节滚转支撑座(403)和髋关节俯仰支撑座(411)，所述髋关节滚转电机(405)与髋部(2)固定连接，所述髋关节滚转电机(405)通过第一带轮传动系(404)与第一谐波减速器(56)的波发生器传动连接，所述髋关节滚转支撑座(403)与髋部(2)固定连接，所述第一带轮传动系(404)通过髋关节滚转支撑座(403)与髋部(2)固定连接，所述第一谐波减速器(56)的刚轮与髋部(2)内侧固定连接，所述第一谐波减速器(56)的柔轮与第一十字连接件(412)端面传动连接，所述髋关节俯仰电机(407)通过第二带轮传动系(409)与第二谐波减速器(51)的波发生器传动连接，所述髋关节俯仰支撑座(411)与大腿(3)固定连接，所述第二带轮传动系(409)通过髋关节俯仰支撑座(411)与大腿(3)固定连接，所述第二谐波减速器(51)的刚轮与大腿(3)固定连接，所述第二谐波减速器(51)的柔轮与第一十字连接件(412)传动连接，所述第一深沟球轴承(54)和第二深沟球轴承(52)分别安装在第一十字连接件(412)端部轴孔上，所述第一髋关节连接轴(55)安装在第一深沟球轴承(54)内圈，所述第二髋关节连接轴(53)安装在第二深沟球轴承(52)内圈。5.根据权利要求1所述的一种仿人机器人行走装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：白颖，蒋庆斌，马仕麟，莫莉萍，赵红顺，马剑，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32