[发明专利]具有双枢转连接部的电动关节和采用该关节的拟人机器人

说明书

技术领域

本发明涉及具有两个枢转连接部的电动关节(motorized joint)，和采用这种关节的拟人机器人。本发明在拟人机器人的制造过程中特别有用，希望改进拟人机器人的人机工程学性能。

背景技术

这种类型的机器人被装备有很多关节，使机器人身体的不同部分，例如头部或肢部，能够运动。人体的某些关节，例如肩部、肘部或颈部可以借助于包括两个枢转连接部的关节在机器人中复制，这也被称为双枢转连接部。更特别地，从第一枢转连接部的出口构成第二枢转连接部的入口。例如，在肘部，前臂相对于臂用关节进行连接，以使允许前臂绕前臂沿其延伸的轴线进行第一旋转，以及绕与第一轴线成直角的第二轴线进行第二旋转。换句话说，前臂相对比臂的旋转具有两个自由度。

在机器人中，关节被电力致动，例如借助于旋转型电机，每个旋转型电机控制一个旋转的自由度。因此，在如上所述的具有两个成直角的轴线的关节中，必须具有两个电机，每一个电机控制一个方向的旋转。为了制造这种关节，可以将电机和其相应的旋转轴线对准。这种配置实现起来很简单，但在肘部的实例中，例如，其中一个电机必须相对于关节突出出来。这个突出阻挡了机器人的某些运动。

另外，为了使机器人的臂能够沿着机器人的身体放置，电机在肘部形成的突出肯定向身体外部延伸。该突出相对于形成机器人脊柱的竖直轴线来说是对称的。这种配置要求关节也是对称的。关节不能是完全相同的，因此降低了组成机器人的机械部件的标准化程度。

发明内容

本发明的目的是通过省却电机必需的突出部而消除这些问题中的一些或全部。通常地，本发明能够改进包括两个枢转连接部的关节的紧凑性。

为实现此目的，本发明的主体是包括两个枢转连接部的关节，这两个枢转连接部的轴线不平行，通过第一减速器驱动这两个枢转连接部中的第一个的第一电机，和通过第二减速器驱动这两个枢转连接部中的第二个的第二电机，其特征在于，这两个减速器中的一个包括电机和此减速器关联的枢转连接部之间的斜齿轮。

本发明的目的还在于包括至少一个根据本发明的关节的拟人机器人。

附图说明

通过阅读作为实例提供的多个实施例的详细描述，将更好地理解本发明，并且其他的优势也将更明显，这些实例的描述通过附属的图示示意出了，其中：

图1表示形成拟人机器人肘部的关节；

图2表示本发明的第一实施例的运动简图；

图3表示图2中示意出的关节的主要零件的实施例；

图4表示本发明的第二实施例的运动简图；

图5表示图4中示意出的关节的主要零件的实施例；

图6表示装配于其工作环境中的第二实施例的关节的变异，并且其减速器包括行星轮系。

具体实施方式

为清楚起见，不同图示中的相同元件具有相同的标记。

本发明关于拟人机器人的肘部进行了描述。本发明并不限制于此肘部，并且应了解，可以将本发明实施于任意的电动双枢轴连接部关节，特别用于拟人机器人的其他关节，例如颈部或肩部。

图1表示拟人机器人的上肢10的一部分。上肢10包括臂11和前臂12。关节13允许前臂12沿两个旋转轴线相对于臂11运动。第一轴线14沿前臂11的主方向延伸，而第二轴线15与轴线14成直齿角。关节13包括两个枢转连接部16和17。枢转连接部16允许前臂12绕轴线14旋转，而枢转连接部17允许前臂12绕轴线15旋转。在图1中，枢转连接部16和17部分被臂11的外壳和前臂12的外壳隐藏。根据此配置，优选轴线14和15成直角。应了解，为了实施本发明，可以制造轴线14和15不会聚于一点的关节。通常地，本发明可以实施为轴线14和15不平行。

图2表示本发明的第一实施例的运动简图。关节13包括第一电机20和第二电机22，第一电机20通过第一减速器21驱动枢转连接部16，第二电机22通过第二减速器23驱动枢转连接部17。

电机20和22是旋转型的。它们可以是任意类型的，并且例如可以是直流电机。

减速器21具有平行轴线。它包括多个直齿轮系。在图中的示例中，四个轮系24至27彼此连续，以获得需要的减速比。电机20驱动轮系24，而轮系27的输出轴28构成枢转连接部16的旋转部分。枢转连接部16的固定部分由臂11的支撑结构29构成。电机20的定子30也与支撑结构29制成一体。在枢转连接部16中，电机20的旋转能够通过减速器21控制轴28相对于支撑结构29的运动的不同参数，也就是角位置、速度和转矩。因而，电机20控制前臂12绕轴线14的运动。