拟人机器人髋关节传动结构装置制造方法及图纸

一种拟人机器人髋关节传动结构装置，属拟人机器人技术领域。该髋关节传动结构装置由髋横滚方向传动系统、髋俯仰方向关节传动系统，髋偏航方向关节传动系统和髋关节支架结构装置四部分组成。髋横滚方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、曲柄摇杆机构和髋横滚方向关节轴所组成。髋俯仰方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、丝杆螺母传动装置、曲柄滑块连杆机构和髋俯仰方向关节轴所组成。髋偏航方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置，蜗轮、蜗杆和髋偏航方向节轴所组成。髋关节支架结构装置由髋关节传动主支架结构装置和大腿关节支架结构装置所组成。本发明专利技术髋关节传动装置有利于承载，简化结构，便于实现模块式装配，降低制造、加工和装配难度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种拟人机器人髋关节传动结构装置，属拟人机器人
在拟人机器人步行腿研究中，国内外都是以人为对象，通过机械仿生人的双足运动特性，并进行必要的简化，从各种步态入手，采用不同的结构传动装置，做了许多实验，积累了较丰富的经验。根据功能仿生、机械结构实现原理，目前的拟人机器人均采用双腿2*6＝12个关节自由度来实现拟人功能，其关节自由度分配如附图说明图1所示。图1是拟人机器人下肢关节结构示意图。其中，1是拟人机器人脚，2是拟人机器人踝的横滚方向关节轴，3是拟人机器人踝的俯仰方向关节轴，4是拟人机器人小腿，5是拟人机器人膝的俯仰方向关节轴，6是拟人机器人大腿，7是拟人机器人髋的横滚方向关节轴，8是拟人机器人髋架，9是拟人机器人髋的偏航方向关节轴，10是拟人机器人上身，11是拟人机器人髋的俯仰关节轴。目前国内、外典型的拟人机器人下肢髋关节传动结构装置均采用复合结构，并采用十字正交轴来实现髋横滚和俯仰两个方向关节运动，这种结构在占用较小空间体积的条件下能很好地满足拟人机器人髋关节运动功能，并容易与髋的偏航方向关节运动形成三轴垂直正交共点，这有利于提高传动性能、减少运动干涉性，简化控制算法，进而有利于控制规化。从查阅的中国专利信息网等有关资料来看，目前公布的有关拟人机器人髋关节传动结构装置中，最有代表性、最典型的是日本本田公司推出的Honda机器人系列，其髋关节传动结构装置如图2、图3所示。图2、图3为日本本田公司推出的Honda机器人P2髋关节复合结构传动装置图，图2为主视图，图3为俯视图。其中，6是拟人机器人大腿，7是拟人机器人髋的横滚方向关节轴，8是拟人机器人髋架，11是拟人机器人髋的俯仰方向关节轴，12是拟人机器人髋关节主支架，13是拟人机器人髋俯仰方向关节运动驱动电机装置，14是带传动装置中的传动带，15是拟人机器人髋横滚方向关节运动驱动电机装置，16是带传动装置中的主动带轮，17是带传动装置中的从动带轮，18是拟人机器人髋俯仰方向关节传动用谐波齿轮减速器，19是拟人机器人髋横滚方向关节传动用谐波齿轮减速器。拟人机器人髋横滚方向关节传动用谐波齿轮减速器19的钢轮与拟人机器人髋架8安装固定，其波形发生器与带传动装置中的从动带轮17通过轴固联，以实现同步周转，其柔轮与拟人机器人髋横滚方向关节轴7(该轴固装在拟人机器人髋关节主支架12上)固联，以实现同步周转，水平安装在髋架上端的拟人机器人髋横滚方向关节运动驱动电机装置15通过带传动装置14、16、17和谐波齿轮减速器19实现减速、换向、增大传动力矩，并运用谐波齿轮减速器差动齿轮传动特性使拟人机器人髋关节主支架12与拟人机器人髋架8绕拟人机器人髋横滚方向关节轴7相对转动，从而实现拟人机器人髋横滚方向关节运动；拟人机器人髋俯仰方向关节运动实现原理和功能类同拟人机器人髋横滚方向关节运动，只是少一级带传动减速装置。该拟人机器人髋关节传动装置能很好地满足本田公司所采用的谐波齿轮减速传动方案，髋横滚和俯仰两方向关节传动轴垂直正交，较好的满足了占用体积较小的条件，且髋的横滚、俯仰和偏航三个方向关节传动轴垂直正交共点，有利于提高传动性能、减少运动干涉性，简化控制算法，进而有利于控制规化。但该拟人机器人髋关节传动结构装置非规则面和需加工面偏多，结构偏于复杂，所需制造、加工和装配精度要求较高，有一定的技术难度，且零部件偏多，不利于装拆和承载。其髋俯仰方向关节运动驱动电机装置13内嵌于髋关节传动支架装置中，髋横滚和俯仰方向关节传动用谐波齿轮减速器的装配方案，一方面要求驱动电机和谐波齿轮减速器体积尽量小、重量尽量轻，即使在日本，这些也需要定做，另一方面也使该髋关节装置弯曲强度有所降低，为满足所需强度，不可避免地需要高强重比等高性能材料和高质量的铸造技术。本专利技术拟人机器人髋关节传动结构装置由髋横滚方向关节传动系统，髋俯仰方向关节传动系统，髋偏航方向关节传动系统和髋关节支架结构装置四部分组成。所说的髋横滚方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、曲柄摇杆连杆机构和髋横滚方向的关节轴所组成。所说的髋俯仰方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、丝杆螺母传动装置，曲柄滑块连杆机构和髋俯仰方向关节轴所组成，所说的髋偏航方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、蜗轮蜗杆和髋偏航方向关节轴所组成。所说的髋关节支架结构装置由髋关节传动主支架结构装置和大腿关节支架结构装置所组成，该髋关节支架结构装置为框形结构，并带有实现髋横滚方向和髋俯仰方向关节传动用的支轴，在该支架上开有安装髋横滚方向，髋俯仰方向，髋偏航方向关节轴及电机的安装孔。本专利技术的髋关节传动结构装置，简化结构，便于实现模块式装配，降低制造、加工和装配难度。图2、图3是已有技术P2机器人中髋关节复合结构传动装置装配图，图2为主视图，图3为俯视图。图4是本专利技术拟人机器人髋关节上的传动主支架结构装置主视图。图5是本专利技术拟人机器人髋关节上的传动主支架结构装置左视图。图6是本专利技术拟人机器人髋关节上的大腿关节支架结构装置主视图。图7是本专利技术拟人机器人髋关节上的大腿关节支架结构装置俯视图。图8是本专利技术拟人机器人髋关节传动结构装置D-D主剖视图。图9是本专利技术拟人机器人髋关节传动结构装置A向视图。图10是本专利技术拟人机器人髋关节传动结构装置俯视图。所说的髋偏航方向关节传动系统的电机30(见图8、9、10)带动减速齿轮29，蜗轮、蜗杆36，蜗轮36与髋偏航方向节轴9相配合，当蜗轮36转动时即可实现拟人机器人的偏航动作。所说的髋关节支架结构装置(图4、5、6、7)为框形结构，其中I是髋横滚方向关节轴7的安装孔，II是偏心曲柄轮32的安装孔，III是髋横滚方向关节系统的电机28的安装孔，IV是髋偏航方向关节轴9的安装孔，V是髋横滚方向关节轴7的安装孔，VI是髋俯仰方向节轴11的安装孔。21是与连杆33上的孔相配合的支轴，22是与连杆27上的孔相配合的支轴。权利要求1.一种由髋横滚方向关节传动系统、髋俯仰方向关节传动系统、髋偏航方向关节传动系统和髋关节支架结构装置四部分组成的拟人机器人髋关节传动结构装置，其特征是所说的髋横滚方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、曲柄摇杆连杆机构和髋横滚方向节轴所组成；所说的髋俯仰方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、丝杆螺母传动装置、曲柄滑块连杆机构和髋俯仰方向关节轴所组成；所说的髋偏航方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、蜗轮蜗杆和髋偏航方向关节轴所组成；所说的髋关节支架结构装置由髋关节传动主支架结构装置和大腿关节支架结构装置所组成，所说的髋关节支架结构装置为杠形结构，并带有实现髋横滚方向和俯仰方向关节传动用的支轴，在髋关节支架结构上开有安装髋横滚方向，髋俯仰方向，髋偏航方向关节轴及电机的安装孔。全文摘要一种拟人机器人髋关节传动结构装置,属拟人机器人
该髋关节传动结构装置由髋横滚方向传动系统、髋俯仰方向关节传动系统,髋偏航方向关节传动系统和髋关节支架结构装置四部分组成。髋横滚方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、曲柄摇杆机构和髋横滚方向关节轴所组成。髋俯仰方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、丝杆螺母传动装置、曲柄滑块连杆机构和髋俯仰方向关节轴所组成。髋偏航方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置,蜗轮、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由髋横滚方向关节传动系统、髋俯仰方向关节传动系统、髋偏航方向关节传动系统和髋关节支架结构装置四部分组成的拟人机器人髋关节传动结构装置，其特征是所说的髋横滚方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、曲柄摇杆连杆机构和髋横滚方向节轴所组成；所说的髋俯仰方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、丝杆螺母传动装置、曲柄滑块连杆机构和髋俯仰方向关节轴所组成；所说的髋偏航方向关节传动系统由电机、齿轮减速装置、蜗轮蜗杆和髋偏航方向关节轴所组成；所说的髋关节支架结构装置由髋关节传动主支架结构装置和大腿关节支架结构装置所组成，所说的髋关节支架结构装置为杠形结构，并带有实现髋横滚方向和俯仰方向关节传动用的支轴，在髋关节支架结构上开有安装髋横滚方向，髋俯仰方向，髋偏航方向关节轴及电机的安装孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪劲松，陈恳，王纪武，赖庆文，刘莉，赵明国，杨东超，赵建东，徐凯，欧阳兴，邵黎君，林玎玎，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]