三自由度关节结构及机器恐龙颈部骨架制造技术

本发明专利技术涉及仿生机器人领域，具体公开了一种三自由度关节结构，包括：带有第一球齿轮的主轴，带有第一驱动电机和助力电机的座体，齿轮组，阻尼组件，第一弹簧连接座，第二弹簧连接座，活动架，带有转动环的辅助架组，限位组件，第一转向驱动组和第二转向驱动组及带有上述关节结构的机器恐龙颈部骨架。本发明专利技术通过第一驱动电机实现主轴的轴向转动，通过第一转向驱动组和第二转向驱动组的联合作用，能够使恐龙头部在环周方向上形成侧方摆动，不仅灵活度高而且响应速度快，在辅助架组上设置有能够限制第一轴套和第二轴套产生相对转动的限位组件，不仅能够以强度更高的方式进行扭力传递，而且机构更加简单巧妙，能够大幅度地降低成本和重量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
三自由度关节结构及机器恐龙颈部骨架


[0001]本专利技术属于仿生机器人领域，特别涉及一种三自由度关节结构及机器恐龙颈部骨架。

技术介绍

[0002]机器人技术已经在当今生活的方方面面以及各行各业得到了广泛的应用，并且技术人员根据自然界的动物的运动行走形态也专利技术出了很多仿生机器人来解决生产生活中的一些问题。有些仿生机器人的作用用于教具影视道具等领域，因此其灵活度以及对其逼真还原度的要求也比较高。
[0003]恐龙仿生机器人在自然教学教具以及展览展示领域的出现频率很高，真实的恐龙的头颈处的转弯自由度和灵活度较高，在设计机器恐龙的颈部关节时，必须考虑多自由度联动和响应速度的问题，并且也需要最大程度地实现转动关节的轻量化，因此，在设计恐龙头颈机器人的转动关节时，如何提升其灵活度和响应速度且兼顾轻量化是技术人员设计时主要考虑的方向也是其面临的一项重要挑战。
[0004]在申请号为CN201621105393.3的专利文件中公开了一种渐开线球齿轮机械关节，包括一对渐开线球齿轮、球齿轮内支架、球齿轮外支架、球铰链支座、贯通式直线丝杆步进电机、支撑臂和U型支架，所述的一对渐开线球齿轮位于球齿轮内支架内部；所述的球齿轮内支架位于球齿轮外支架内部；所述的U型支架位于支撑臂上；所述的球铰链支座位于球齿轮外支架上。该对比文件中的机械关节具有两个传动自由度，渐开线球齿轮的齿环分布在球冠上，运动特征表现为一对节球作纯滚动，通过两个球面运动之间的变换，即可实现一对球作精确地定传动比球面运动，但是首先该对比文件中的机械关节只有两个自由度，无法实现转动动作，灵活度不够，并且通过丝杆电机进行驱动，其响应速度也较慢。
[0005]在申请号为CN201920109428.8的专利文件中，公开了一种基于球齿轮传动的柔性机械臂；其包括末端执行器、展臂单元、执行器控制单元、展臂控制单元和支架，所述末端执行器轴连接在展臂单元一端，展臂单元另一端与执行器控制单元相连，所述展臂控制单元固定在展臂单元另一端的两侧，所述支架用于固定和支撑执行器控制单元和展臂控制单元；虽然本对比文件中的机械臂采用球齿轮传动，增加了机械臂的柔性，便于勘探，增加灵活度，但是其只能够实现转动和单向摆动两个自由度的动作，并且其转动力矩必须通过渐开线球面齿轮之间的齿相互啮合进行传递，不仅齿面结构复杂成本高，而且强度比较低，而且无法实现多自由度的灵活转动。
[0006]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种三自由度关节结构及机器恐龙颈部骨架，从而克服现
有球齿传动关节以及恐龙仿生机器人的关节动作响应速度慢，灵活度低，强度低以及结构复杂制造成本高的缺陷。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种三自由度关节结构，其特征在于，包括：主轴，所述主轴的一端设有第一球齿轮，所述主轴的中部设有第一轴套；座体，所述座体上设有第一驱动电机，所述主轴的另一端与所述座体转动连接并与所述第一驱动电机的输出端同轴连接，所述第一驱动电机能够驱动所述主轴绕其轴线转动；活动架，所述活动架的一端设有第二球齿轮，所述第二球齿轮与所述第一球齿轮相互啮合；辅助架组，其套设在所述主轴的外周，所述辅助架组的一端设有第二轴套，所述第二轴套以球面连接的方式套设在所述第一轴套的外周，所述第二轴套与所述第一轴套之间设有限位组件，所述限位组件能够限制所述第二轴套与所述第一轴套在轴线方向上的相对转动，所述辅助架组的一端的外周套设有可转动的转动环，所述辅助架组的另一端通过十字轴与所述活动架的中部连接，所述转动环的外周设有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部的象限角与所述第二连接部的象限角相差九十度；第一转向驱动组和第二转向驱动组，所述第一转向驱动组和所述第二转向驱动组设于所述座体上，所述第一转向驱动组包括第一推杆，所述第一推杆的一端能够沿所述主轴的轴线方向移动并与所述第一连接部以球形铰接的方式连接；所述第二转向驱动组包括第二推杆，所述第二推杆的一端能够沿所述主轴的轴线方向移动并与所述第二连接部以球形铰接的方式连接。
[0009]优选的，上述技术方案中，所述限位组件包括相互匹配的限位槽和限位销，所述限位槽设置在所述第一轴套和所述第二轴套的两者任一上，所述限位销设置在所述第一轴套和所述第二轴套的两者另一上，所述限位槽沿所述第一轴套的轴线方向设置，所述限位销能够在所述限位槽内滑动。
[0010]优选的，上述技术方案中，所述限位组件位于所述第一连接部与所述第二连接部之间且所述第一连接部和所述第二连接部以所述限位组件为中心对称设置。
[0011]优选的，上述技术方案中，还包括助力电机，所述助力电机设置在所述座体上，所述助力电机的输出轴与所述第一驱动电机的输出轴之间通过齿轮组进行连接，所述齿轮组包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述助力电机的输出轴同轴连接，所述第二齿轮与所述第一驱动电机的输出轴同轴连接。
[0012]优选的，上述技术方案中，所述第一齿轮通过阻尼组件与所述助力电机的输出轴连接，所述阻尼组件包括：第一连接盘，所述第一连接盘与所述辅助电机的输出轴固定连接；第二连接盘，所述第二连接盘与所述第一连接盘固定连接；阻尼轴，所述阻尼轴的一端插入至所述第二连接盘内并能够与所述第二连接盘同步转动，所述阻尼轴设有卡止部，所述卡止部能够限制所述阻尼轴与所述第二连接盘之间的轴向移动；打滑盘，其以可转动的方式套设在所述阻尼轴上，所述第一齿轮与所述打滑盘固定连接；隔套，其套设在所述阻尼轴上并位于所述打滑盘和所述第二连接盘之间；阻尼螺母，其与所述阻尼轴的另一端螺纹连接，在所述阻尼螺母与所述打滑盘之间设有弹簧垫圈，当拧紧所述阻尼螺母时，能够将所述弹簧垫圈向所述打滑盘压紧。
[0013]优选的，上述技术方案中，所述阻尼组件还包括垫片，所述垫片为两个，所述垫片套设在所述阻尼轴上且所述打滑盘位于两个所述垫片之间，所述垫片能够随所述阻尼轴同步转动。
[0014]优选的，上述技术方案中，还包括加固臂组件，其包括：第一连接座，所述第一连接座与所述座体固定连接，所述第一连接座与所述第一连接部和所述第二连接部的两者任一的位置相对；第二连接座，所述第二连接座的一端与所述转动环的外周转动连接；摆杆，所述摆杆的中部能够弯折，所述摆杆的一端与所述第一连接座转动连接，所述摆杆的另一端与所述第二连接座的另一端转动连接，所述摆杆上各转动部位的转动轴线相互平行。
[0015]优选的，上述技术方案中，还包括：第一弹簧固定座，所述第一弹簧固定座固定设置在所述转动环的外周，在所述第一弹簧固定座上设有若干个第一弹簧固定孔；第二弹簧固定座，所述第二弹簧固定座固定设置在所述座体上，在所述第二弹簧固定座上设有若干个第二弹簧固定孔，所述第二弹簧固定孔的数量大于所述第一弹簧固定孔的数量。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三自由度关节结构，其特征在于，包括：主轴，所述主轴的一端设有第一球齿轮，所述主轴的中部设有第一轴套；座体，所述座体上设有第一驱动电机，所述主轴的另一端与所述座体转动连接并与所述第一驱动电机的输出端同轴连接，所述第一驱动电机能够驱动所述主轴绕其轴线转动；活动架，所述活动架的一端设有第二球齿轮，所述第二球齿轮与所述第一球齿轮相互啮合；辅助架组，其套设在所述主轴的外周，所述辅助架组的一端设有第二轴套，所述第二轴套以球面连接的方式套设在所述第一轴套的外周，所述第二轴套与所述第一轴套之间设有限位组件，所述限位组件能够限制所述第二轴套与所述第一轴套在轴线方向上的相对转动，所述辅助架组的一端的外周套设有可转动的转动环，所述辅助架组的另一端通过十字轴与所述活动架的中部连接，所述转动环的外周设有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部的象限角与所述第二连接部的象限角相差九十度；第一转向驱动组和第二转向驱动组，所述第一转向驱动组和所述第二转向驱动组设于所述座体上，所述第一转向驱动组包括第一推杆，所述第一推杆的一端能够沿所述主轴的轴线方向移动并与所述第一连接部以球形铰接的方式连接；所述第二转向驱动组包括第二推杆，所述第二推杆的一端能够沿所述主轴的轴线方向移动并与所述第二连接部以球形铰接的方式连接。2.根据权利要求1所述的三自由度关节结构，其特征在于，所述限位组件包括相互匹配的限位槽和限位销，所述限位槽设置在所述第一轴套和所述第二轴套的两者任一上，所述限位销设置在所述第一轴套和所述第二轴套的两者另一上，所述限位槽沿所述第一轴套的轴线方向设置，所述限位销能够在所述限位槽内滑动。3.根据权利要求2所述的三自由度关节结构，其特征在于，所述限位组件位于所述第一连接部与所述第二连接部之间且所述第一连接部和所述第二连接部以所述限位组件为中心对称设置。4.根据权利要求1所述的三自由度关节结构，其特征在于，还包括助力电机，所述助力电机设置在所述座体上，所述助力电机的输出轴与所述第一驱动电机的输出轴之间通过齿轮组进行连接，所述齿轮组包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述助力电机的输出轴同轴连接，所述第二齿轮与所述第一驱动电机的输出轴同轴连接。5.根据权利要求4所述的三自由度关节结构，其特征在于，所述第一齿轮通过阻尼组件与所述助力电机的输出轴连接，所述阻尼组件包括：第一连接盘，所述第一连接盘与所述辅助电机的输出轴固定连接；第二连接盘，所述第二连接盘与所述第一连接盘固定连接；阻尼轴，所述阻尼轴的一端插入至所述第二连接盘内并能够与所述第二连接盘同步转动，所述阻尼轴设有卡止部，所述卡止部能够限制所述阻尼轴与所述第二连接盘之间的轴向移动；打滑盘，其以可转动的方式套设在所述阻尼轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宁，张麒瑞，钟海雄，兰幸荣，赵奎，王泽，韦良波，吕玉锦，
申请(专利权)人：广西本博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：