一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108161977A(43)申请公布日2018.06.15(21)申请号201711431744.9(22)申请日2017.12.26(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖路1号(72)发明人班书昊李晓艳席仁强(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构(57)摘要本发明公开了一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构，属于仿生机器人领域。它包括可连接机器人头部的颈部连接件，可连接机器人躯体的躯干连接件，和装设于颈部连接件与躯干连接件之间的、具有头部旋转与前后点头功能的复合颈部关节主体；复合颈部关节主体包括外置曲线管、内置曲线管、磁铁弹簧复合装置、步进电机、主动轴、小齿轮和大齿轮；磁铁弹簧复合装置驱动内置曲线管相对于外置曲线管曲线运动，从而通过颈部屈伸实现前后点头功能。本发明是一种能够用作仿生机器人的颈部关节、更加类人地实现头部转动与前后点头姿态、且颈部可以自由屈伸的柔性颈部关节结构。CN108161977ACN108161977A权利要求书1/1页1.一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构，包括可连接机器人头部的颈部连接件(1)，可连接机器人躯体的躯干连接件(2)，和装设于所述颈部连接件(1)与所述躯干连接件(2)之间的、具有头部旋转与前后点头功能的复合颈部关节主体，其特征在于：所述复合颈部关节主体包括通过轴承装设于所述躯干连接件(2)上的外置曲线管(30)，装设于所述外置曲线管(31)内部、能够自由滑动的内置曲线管(31)，两端分别连接所述外置曲线管(30)与所述内置曲线管(31)的磁铁弹簧复合装置(32)，通过电机架(36)固定装设于所述躯干连接件(2)上的步进电机(37)，与所述步进电机(37)的输出轴相连铅垂方向装设的主动轴(35)，固定装设于所述外置曲线管(30)的中下部与装设于所述主动轴(35)上的小齿轮(34)相啮合传动的大齿轮(33)；所述外置曲线管(30)为由下端为直线型空心圆管和上端为90度圆弧曲线型空心圆管组成；所述内置曲线管(31)为90度圆弧曲线型空心圆管，其上端与所述颈部连接件(1)的下端固定相连；所述磁铁弹簧复合装置(32)由金属拉伸螺旋弹簧与电磁铁组成，所述金属拉伸螺旋弹簧始终处于拉伸受力状态，所述电磁铁通电后产生巨大的排斥力，能够驱动所述内置曲线管(31)相对于所述外置曲线管(30)向上滑动。2CN108161977A说明书1/2页一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构技术领域[0001]本发明属于仿生机器人领域，特指一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构。背景技术[0002]仿生机器人的研究是机器人领域的热点之一，而机器人头部的灵活运动特性可以提高仿生机器人的人机交流姿态。为了使得仿生机器人的头部运动更加接近于人类的头部运动姿态，需要设计具有颈部旋转与点头功能的颈部关节结构。现有技术中颈部关节大多采用刚性关节实现点头，这与人类点头时颈部可以发生一定的伸长不一致。因此，需要设计一种具有柔性点头功能的颈部关节结构。发明内容[0003]本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够用作仿生机器人的颈部关节、更加类人地实现头部转动与前后点头姿态、且颈部可以自由屈伸的柔性颈部关节结构。[0004]为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构，它包括可连接机器人头部的颈部连接件，可连接机器人躯体的躯干连接件，和装设于所述颈部连接件与所述躯干连接件之间的、具有头部旋转与前后点头功能的复合颈部关节主体。[0005]复合颈部关节主体包括通过轴承装设于所述躯干连接件上的外置曲线管，装设于所述外置曲线管内部、能够自由滑动的内置曲线管，两端分别连接所述外置曲线管与所述内置曲线管的磁铁弹簧复合装置，通过电机架固定装设于所述躯干连接件上的步进电机，与所述步进电机的输出轴相连铅垂方向装设的主动轴，固定装设于所述外置曲线管的中下部与装设于所述主动轴上的小齿轮相啮合传动的大齿轮。[0006]所述外置曲线管为下端为直线型空心圆管和上端为度圆弧曲线型空心圆管组成；所述内置曲线管为90度圆弧曲线型空心圆管，其上端与所述颈部连接件的下端固定相连。[0007]所述磁铁弹簧复合装置由金属拉伸螺旋弹簧与电磁铁组成，所述金属拉伸螺旋弹簧始终处于拉伸受力状态，所述电磁铁通电后产生巨大的排斥力，能够驱动所述内置曲线管相对于所述外置曲线管向上滑动。[0008]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：[0009]本发明的一种仿生机器人两自由度柔性颈部关节结构磁铁弹簧复合装置驱动内置曲线管