[发明专利]基于锥齿轮差动耦合机构的仿人机器人头部

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人头部。

背景技术

仿人机器人是当前机器人技术领域的一个研究热点。仿人机器人头部作为仿人机器人的重要组成部分，其作用在于模仿人类头部运动，并搭载相机等传感器实现视觉测量与控制，同时应具备仿人的外观造型，以实现人机交互的亲和性。

现有的仿人机器人头部一般都将控制系统与结构本体分离做成一个单独的控制箱或盒，因而体积大，独立关节结构体积较大，占用头部较大空间，且较多的采用独立关节的仿人机器人头部只具有俯仰和回转两个运动。

发明内容

本发明为了解决现有的仿人机器人头部结构不紧凑，独立关节结构体积较大，占用头部较大空间，且只具有俯仰和回转两个运动的问题，进而提供了一种基于锥齿轮差动耦合机构的仿人机器人头部。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述仿人机器人头部由头部回转关节，颈部基关节、颈部底座、头部外壳、两个相机和两个相机安装调整滑板构成，所述头部回转关节由第一盘式无刷直流电机、行星齿轮减速器、回转关节支座、相机回转支架、回转空心套轴、深沟球轴承和关节角度反馈轴构成，所述第一盘式无刷直流电机的输出端与行星齿轮减速器的输入端传动连接，所述行星齿轮减速器装在回转关节支座的内孔中，所述行星齿轮减速器的输出轴固装在回转空心套轴的内孔中，所述回转空心套轴装在相机回转支架的内孔中，所述相机回转支架通过深沟球轴承装在回转关节支座的上部，所述关节角度反馈轴的一端装在回转空心套轴的内孔中，每个相机通过相对应的调整滑板装在相机回转支架的上端面上；

所述颈部基关节包括驱动器支板、颈部基关节支座、空套差动锥齿轮、空套轴承、锁紧轴、运动输出支架、被动差动锥齿轮、轴用弹性挡圈、两个第二盘式无刷直流电机、两个行星齿轮减速器、两个驱动器输出齿轮、两个传动锥齿轮、两个输出角度反馈轴、两个锁紧螺母、两个主动差动锥齿轮和两个深沟球轴承，每个第二盘式无刷直流电机的输出端与行星齿轮减速器的输入端传动连接，每个行星齿轮减速器的输出轴穿过相对应的驱动器支板与驱动器输出齿轮传动连接，每个行星齿轮减速器与驱动器支板固接，且两个行星齿轮减速器沿颈部基关节支座的中心轴线对称设置，每个驱动器输出齿轮与传动锥齿轮啮合，两个传动锥齿轮各固装在颈部基关节支座的两侧，每个传动锥齿轮与相对应的主动差动锥齿轮固装在一起构成双联齿轮，每个双联齿轮通过深沟球轴承装在颈部基关节支座的通孔内，每个双联齿轮的轴向通过锁紧螺母与输出角度反馈轴轴向锁紧，所述空套差动锥齿轮分别与两个主动差动锥齿轮啮合，所述被动差动锥齿轮分别与两个主动差动锥齿轮啮合，两个主动差动锥齿轮、被动差动锥齿轮和空套差动锥齿轮的轮齿参数一致并构成差动锥齿轮机构，所述空套差动锥齿轮通过空套轴承装在运动输出支架上，所述被动差动锥齿轮用轴用弹性挡圈固定在运动输出支架上，所述空套差动锥齿轮和被动差动锥齿轮套在锁紧轴的外部，所述锁紧轴的一端与空套轴承相靠，所述锁紧轴的另一端通过弹性挡圈及螺母锁紧；

所述头部回转关节通过回转关节支座与颈部基关节的运动输出支架连接，颈部基关节通过颈部基关节支座与颈部底座中的颈部底座连接，所述头部外壳与相机回转支架固定连接。

本发明具有以下有益效果：1.本发明设计的基于锥齿轮差动耦合机构的颈部基关节同时实现俯仰和侧摆两个自由度，结构紧凑，体积小巧；2.与传统的差动机构相比，本发明中的基于锥齿轮的差动耦合机构结构简单，零件数量少，设计了可轴向移动的空套锥齿轮，从而实现两个从动锥齿轮和两个主动锥齿轮整体拆装，十分方便，且可以通过锁紧轴调整啮合预压力；3.本发明增加了一个侧摆运动自由度，使机器人头部能实现人头部常用的这三个运动，提高了运动的灵活性和仿人性；4.本发明设计了仿人的头部外壳，具有拟人化的外形和尺寸。采用剖分式结构，内部空间大，且与机械本体拆装方便。

附图说明

图1是本发明的立体图，图2是去掉头部外壳的立体图，图3是头部回转关节的立体图，图4是头部回转关节的剖视图，图5是颈部基关节的立体图，图6是颈部基关节的主视剖视图，图7是图6的侧视图，图8是图6的俯视图，图9是颈部底座的立体图。

具体实施方式