用于仿人机器人的脊支柱制造技术

本发明专利技术涉及一种用于仿人机器人的脊支柱，该支柱(20)包括预期被固定至机器人(10)的骨盆的下基部(11)和预期被固定至机器人(10)的颈部(14)的上基部(13)，该脊支柱(10)允许上基部(13)相对于下基部(11)进行两种旋转，第一种旋转绕着矢状轴(21)进行，且第二种旋转绕着横向轴(22)进行。根据本发明专利技术，支柱(20)包括柔性带(25)和线性致动器(26、27)，带(25)在其第一端部处(28、30)嵌入基部(11、13)中的第一个的点(29)处，且至少在基部(11、13)中的第二个的点(31)处被引导，致动器(26、27)分别在两个基部(11、13)之间固定在固定点(32、33、34、35)处。对基部(11、13)中的每个而言，这两个致动器(26、27)的固定点(32、33、34、35)与带(25)的嵌入点或引导点(29、31)隔开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于仿人机器人的脊支柱。
技术介绍
人类脊支柱是人体的具有最大数量关节的部分。这些关节中的每个都具有五至六个自由度。在仿人机器人方面已经进行了很多努力来尽可能接近地模仿人类功能。通常，在机器人方面已经尝试通过将多个接头串联布置并驱动这些接头中的每个来复制人类脊支柱的多个脊椎骨。为了尽可能接近地模仿人类脊支柱，需要提供大量的接头，从而这在要提供的独立致动器的数量方面和在控制这些必须以协调的方式操作的不同接头致动器方面都增加了机器人的复杂度。
技术实现思路
本专利技术试图提供一种具有两个自由度以绕着两个水平轴线旋转的柔性脊支柱。绕着竖直轴线的第三旋转在根据本专利技术的脊支柱中不被采用。该后一旋转有利地通过机器人的颈部来实现，该颈部组装在脊支柱的顶部处。该脊支柱仅免除了人类脊支柱的主运动，以便简化其制造。该支柱的柔性实现了单调曲线，这是指沿着全部脊椎分布的曲线以及在进行旋转中的一个时的小偏移。为此，本专利技术的主题是一种用于仿人机器人的脊支柱，该支柱包括：下基部，其用于固定至机器人的骨盆；和上基部，其用于固定至机器人的颈部，所述脊支柱允许上基部相对于下基部进行两种旋转，第一种旋转绕着支柱的矢状轴，且第二种旋转绕着支柱的横向轴，其特征在于，该脊支柱还包括柔性杆和线性致动器，所述杆在其第一端部处嵌入所述基部的第一个中的点，并至少在所述基部的第二个中的点处被引导，所述致动器都在这两个基部之间固定在固定点处，且对于所述基部中的每个而言，这两个致动器的所述固定点与杆的嵌入点或引导点远离。附图说明从通过示例给出的一个实施例的详细说明，本专利技术将被更好地理解，且其他优点将更显而易见，该说明通过附图来描述，在附图中：图1-4示意性示出了使用根据本专利技术的脊支柱的仿人机器人；图5-7更详细地示出了根据本专利技术的脊支柱的一个实施例。具体实施方式为清楚起见，在不同的附图中，相同的元件标以相同的附图标记。图1示意性地示出了以侧视图观看的仿人机器人10，且图2示出了以前视图观看的该同一机器人。机器人10包括：下基部11，其用于固定至机器人10的骨盆12；和上基部13，其用于固定至机器人10的颈部14。因为下基部11和骨盆12刚性地联接在一起，因此它们被示为同一模块。骨盆12铰接至机器人10的腿部15。脊支柱20将两个基部11和13连接起来。脊支柱20允许上基部13相对于下基部11进行两种旋转。第一种旋转绕着脊支柱20的矢状轴21，且第二种旋转绕着脊支柱20的横向轴22。图3以侧视图示出了机器人10，其中，上基部11已经经历绕着横向轴22的旋转且向前倾斜。图4以前视图示出了机器人10，其中，上基部11已经经历绕着矢状轴21的旋转且向其一侧倾斜。当然，这两种旋转可组合。根据本专利技术，脊支柱20包括柔性杆25和两个线性致动器26和27。杆25形成梁，所述梁在第一端部28处嵌入下基部11的点29处，且在第二端部30处在上基部13的点31处被引导或嵌入上基部13的点31处。随着上基部13旋转，杆25弯曲。致动器26和27都在两个基部11和13之间固定在与杆25的嵌入点远离的固定点处。致动器26在下基部11中固定在点32处，且在上基部13中固定在点33处。致动器27在下基部11中固定在点34处，且在上基部13中固定在点35处。线性致动器26和27有利地是双动式线性致动筒。固定点32-35由球窝接头形成。脊支柱20有利地至少包括串联地连接在两个基部11和13之间的尖端球窝接头(rotules à doigts)。在所描述的示例中，脊支柱20包括三个尖端球窝接头37、38和39。尖端球窝接头是具有两个旋转自由度的连接部。与具有三个自由度的传统球窝接头相比，接头的尖端部(doigts)阻止了第三旋转。只剩下绕着矢状轴21的旋转和绕着横向轴22的旋转。绕着脊支柱20的竖直轴线40的旋转被阻止。通过防止球窝接头绕着竖直轴线旋转，杆25不经历任何扭转而是仅经历弯曲。不同的轴线21、22和40的命名同等地适用于脊支柱20和机器人10(当机器人10竖直站立时)。实际上，显然当机器人10四处移动时，轴线21、22和40很可能经历定向上的改变。为方便起见，这些轴线的定向可相对于下基部11限定。由于尖端球窝接头串联地连接起来，因此它们的旋转轴线可针对它们中的每个来限定。根据惯例，当脊支柱20竖直时、或换言之当杆25不经历任何弯曲时，这三个球窝接头的轴线将是平行的。为了防止杆25屈曲，杆25由尖端球窝接头37、38和39中的每个来引导。图5示出了从机器人10的后部观看的脊支柱20的一个实施例。图6在形成脊支柱20的对称平面的矢状面AA上以剖视图示出了图5的脊支柱。图7示出了从上方观看的脊支柱20。图5-7示出了尖端球窝接头37、38和39的一个实施例。尖端球窝接头37包括均成球形形状并彼此互配的穹顶42和凹腔43。穹顶42固定至下基部11，且凹腔43形成在脊椎骨44的底部部分中。穹顶42和凹腔43具有相同的标称直径，以便相互抵靠着滑动，从而实现球窝接头37的旋转。属于脊椎骨44的尖端部可在穹顶42中的凹槽中滑动，以防止脊椎骨44绕着竖直轴线45旋转。同样地，球窝接头38包括能协作以执行球窝接头功能的球形穹顶46、球形凹腔47和能在凹槽中运行以阻止绕着竖直轴线45的旋转的尖端部。穹顶46连接至脊椎骨44的顶部，且凹腔47连接至脊椎骨48的底部。最后，球窝接头39包括能协作以执行球窝接头功能的球形穹顶49、球形凹腔50和能在凹槽中运行以阻止绕着竖直轴线45的旋转的尖端部。穹顶49形成在脊椎骨48的顶部处，且凹腔47形成在上基部13中或形成在刚性地固定至上基部13的附连构件中。根据惯例，球窝接头38和39的竖直轴线被理解成是指在脊支柱20竖直时的情况。实际上，被称为球窝接头的“竖直”轴线的轴线随着将它连接至下基部的球窝接头的旋转而倾斜。球窝接头37、38和39中的每个的旋转角位移不是很大，通常是10度左右的量级。可使脊椎骨44和48空心化，以使杆25能够通过脊椎骨44和48中的每个的中心。脊椎骨44和48被竖直地贯穿，以使杆25能够在其整个高度上被引导。杆25有利地具有圆形横截面，从而它对于脊支柱20的任何旋转而言在弯曲方面都表现相同。有利地，杆25包括彼此大致平行地延伸的多个线束。图6中，可见三个线束55、56和57。线束嵌入下基部11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于仿人机器人(10)的脊支柱，该支柱(20)包括：下基部(11)，其用于固定至机器人(10)的骨盆；和上基部(13)，其用于固定至机器人(10)的颈部(14)，该脊支柱(20)允许上基部(13)相对于下基部(11)进行两种旋转，第一种旋转绕着支柱(20)的矢状轴(21)，第二种旋转绕着支柱(20)的横向轴(22)，其特征在于，该支柱(20)还包括柔性杆(25)和线性致动器(26、27)，所述杆(25)在其第一端部(28、30)处嵌入所述基部(11、13)中的第一个的点(29)，且在所述基部(11、13)中的第二个的点(31)处被引导，以便能够相对于第二基部(13)滑动，所述致动器(26、27)分别在两个基部(11、13)之间固定在固定点(32、33、34、35)处，对于所述基部(11、13)中的每个而言，这两个致动器(26、27)的所述固定点(32、33、34、35)与杆(25)的嵌入点或引导点(29、31)远离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.01 FR 12550781.一种用于仿人机器人(10)的脊支柱，该支柱(20)包括：下基部
(11)，其用于固定至机器人(10)的骨盆；和上基部(13)，其用于固定
至机器人(10)的颈部(14)，该脊支柱(20)允许上基部(13)相对于下
基部(11)进行两种旋转，第一种旋转绕着支柱(20)的矢状轴(21)，第
二种旋转绕着支柱(20)的横向轴(22)，其特征在于，该支柱(20)还包
括柔性杆(25)和线性致动器(26、27)，所述杆(25)在其第一端部(28、
30)处嵌入所述基部(11、13)中的第一个的点(29)，且在所述基部(11、
13)中的第二个的点(31)处被引导，以便能够相对于第二基部(13)滑
动，所述致动器(26、27)分别在两个基部(11、13)之间固定在固定点
(32、33、34、35)处，对于所述基部(11、13)中的每个而言，这两个
致动器(26、27)的所述固定点(32、33、34、35)与杆(25)的嵌入点
或引导点(29、31)远离。
2.根据权利要求1所述的脊支柱，其特征在于，所述线性致动器(26、
27)是双动式线性致动筒。
3.根据前面权利要求中任一所述的脊支柱，其特征在于，所述脊支柱
包括串联地连接在所述两个基部(11、13)之间的至少两个尖端球窝接头
(37、38、39)，所述杆(25)由所述尖端球窝接头(37、38、39)中的每
个来引导。
4.根据前面权利要求中任一所述的脊支柱，其特征在于，所述杆(25)
包括多个线束(55、56、57)，所述多个线束(55、56、57)大致平行于彼
此延伸。
5.根据权利要求3和4中任一所述的脊支柱，其特征在于，所述尖端
球窝接头(37、38、39)中的每个均包括与所述杆(25)的主方向(45)
大致垂直的格栅(60、61、62)，所述格栅(60、61、62)被贯穿有在所述

\t格栅(60、61、62)上分布的多个孔(65)，所述线束(55、56、57)中的
每个均由所述格栅(60、61、62)的所述孔(65)中的一个来引导。
6.根据权利要求1所述的脊支柱，其特征在于，所述孔(65)中的每
个在所述孔(65)所属的格栅的中间高度处均具有拱形形状，所述高度沿
着所述主方向(45)测量，每个孔(65)拱形形状的每侧上都向着所述(65)
的端部加宽。
7.根据前面权利要求中任一所述的脊支...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·迈索尼耶，
申请(专利权)人：奥尔德巴伦机器人公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR