一种仿生耸肩运动机构的制作方法

本技术属于仿生机器人，特别涉及一种仿生耸肩运动机构。

背景技术：

1、机器人研究领域向航空航天、水面水下、地下管道等环境发展，以替代人类进入不可预测的环境进行救援、侦查、探测等作业任务。因此，对机器人的运动灵活性、环境适应性等要求进一步提高。仿生机器人由于模仿动物的某些特性，能够适应不同的环境，活动范围广，移动能力强，在攀爬救援,航天器舱外行走等领域有着广泛的应用前景。

2、申请号为cn201620926699.9的专利公布了一种机器人手臂，包括串接在一起的肩部摆动机构、上臂摆动机构、上臂转动机构、前臂摆动机构和手掌运动机构，并分别设置电机驱动上臂进行运动，通过肩部摆动机构、上臂摆动机构、上臂转动机构、前臂摆动机构和手掌运动机构的设置，分别通过各电机驱动实现机器人手臂的肩部摆动、上臂摆动、上臂转动、前臂摆动和手掌运动一系列动作，可实现至少5个自由度的手臂动作，运动精度高，结构紧凑，该机器人手臂结构简单，运动自由度多，此实用新型用于仿生机器人领域。

3、但是，上述仿人机器人的肩部仅能进行前后摆动而无法实现耸肩动作，人体的肩部是可以进行前后耸肩、上下耸肩或二者的复合运动，从而上述机器人的肩部仿生性较差。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可实现肩部前后耸肩、上下耸肩及二者的复合运动的仿生耸肩运动机构。

2、本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种仿生耸肩运动机构，包括仿生躯干，仿生躯干上安装有腰部一体化关节，腰部一体化关节的输出端转动连接有支撑叉，支撑叉的另一端转动连接有肩部关节外壳，肩部关节外壳固定连接有锁骨，仿生躯干上设置有固定座，锁骨与固定座转动连接；所述仿生躯干上还固定有肩胛骨，肩胛骨的另一端转动连接有肩部连杆，锁骨上安装有肩部一体化关节，肩部连杆的另一端与肩部一体化关节的输出端转动连接。

4、本实用新型的腰部一体化关节旋转带动支撑叉做上下运动，支撑叉推动肩部关节外壳和锁骨上下运动，用于模拟人体肩部的上下耸肩动作。肩部一体化关节旋转运动推动肩部连杆动作，实现肩部前后耸肩运动。当腰部一体化关节和肩部一体化关节同时动作时，仿生机器人的肩部做前后耸肩和上下耸肩的复合动作。本实用新型能模拟人体前后耸肩、上下耸肩及二者的复合运动，其仿生性较高。

5、作为本实用新型的优选方案，所述腰部一体化关节的输出端与支撑叉之间、肩部连杆与肩部一体化关节的输出端之间、肩胛骨与肩部连杆之间、锁骨与固定座之间均通过鱼眼轴承连接。上述各连接处均通过鱼眼轴承连接，保证运动传递的同时避免运动干涉。

6、作为本实用新型的优选方案，所述仿生躯干内部设置有用于安装电池的中空结构，合理利用空间。

7、作为本实用新型的优选方案，所述腰部一体化关节和肩部一体化关节均包括谐波减速电机，谐波减速电机包括中心轴，中心轴上连接有电机定子，电机定子上套设有电机转子，电机转子连接有谐波减速单元，谐波减速单元的输出端齿啮合有谐波刚轮；所述腰部一体化关节的谐波刚轮固定于仿生躯干上，肩部一体化关节的谐波刚轮固定于锁骨上，中心轴的一端固定有后盖，后盖与谐波刚轮固定。

8、谐波减速单元的输出端的转速相对于凸轮的转速大幅降低，使得谐波减速电机的输出端稳定且低速输出。谐波减速单元与谐波刚轮齿啮合，从而谐波减速电机的输出端相对于凸轮具有较高的传动精度。谐波减速单元的输出端与中心轴转动连接，使得谐波减速单元的输出端稳定转动。

9、作为本实用新型的优选方案，所述谐波减速单元包括凸轮，凸轮固定于电机转子上，凸轮上安装有柔性轴承，柔性轴承的外圈套设有柔轮，柔轮与谐波刚轮齿啮合，柔轮的齿数小于谐波刚轮的齿数，柔轮上固定有输出法兰；所述腰部一体化关节的输出法兰与支撑叉转动连接，肩部一体化关节的输出法兰与肩部连杆转动连接。当电机通电后，电机转子相对于电机定子转动，电机转子带动凸轮转动，凸轮通过柔性轴承推动柔轮与谐波刚轮啮合传动。若柔轮的齿数比谐波刚轮的齿数少n，则凸轮转动一圈时，柔轮相对于谐波刚轮转动n个齿，从而连接于柔轮上的输出法兰得到较大减速，保证稳定的输出力，且通过齿传动以保证传动精度。

10、作为本实用新型的优选方案，所述柔轮与中心轴转动连接，中心轴对柔轮进行可靠支撑。

11、作为本实用新型的优选方案，所述凸轮的内侧与中心轴之间通过滚动轴承连接。中心轴对凸轮进行可靠支撑，且中心轴与凸轮能相对转动。

12、作为本实用新型的优选方案，所述凸轮和柔性轴承的形状均为椭圆形，柔轮在两个位置与谐波刚轮啮合。柔性轴承从两处推动柔轮与谐波刚轮啮合传动，保证柔轮与谐波刚轮稳定传动。

13、作为本实用新型的优选方案，所述谐波减速电机还包括交叉滚子轴承，交叉滚子轴承的内圈与输出法兰一体成型或固定连接，交叉滚子轴承的外圈与谐波刚轮一体成型或固定连接。交叉滚子轴承的外圈对谐波刚轮进行稳定支撑。

14、作为本实用新型的优选方案，所述中心轴上设置有接线孔，电机定子的接线从接线孔穿出。接线从接线孔穿出，方便对接线进行布线。

15、本实用新型的有益效果为：

16、本实用新型的腰部一体化关节旋转带动支撑叉做上下运动，支撑叉推动肩部关节外壳和锁骨上下运动，用于模拟人体肩部的上下耸肩动作。肩部一体化关节旋转运动推动肩部连杆动作，实现肩部前后耸肩运动。当腰部一体化关节和肩部一体化关节同时动作时，仿生机器人的肩部做前后耸肩和上下耸肩的复合动作。本实用新型能模拟人体前后耸肩、上下耸肩及二者的复合运动，其仿生性较高。

技术特征：

1.一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：包括仿生躯干(1)，仿生躯干(1)上安装有腰部一体化关节(2)，腰部一体化关节(2)的输出端转动连接有支撑叉(3)，支撑叉(3)的另一端转动连接有肩部关节外壳(4)，肩部关节外壳(4)固定连接有锁骨(5)，仿生躯干(1)上设置有固定座(11)，锁骨(5)与固定座(11)转动连接；所述仿生躯干(1)上还固定有肩胛骨(6)，肩胛骨(6)的另一端转动连接有肩部连杆(7)，锁骨(5)上安装有肩部一体化关节(8)，肩部连杆(7)的另一端与肩部一体化关节(8)的输出端转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述腰部一体化关节(2)的输出端与支撑叉(3)之间、肩部连杆(7)与肩部一体化关节(8)的输出端之间、肩胛骨(6)与肩部连杆(7)之间、锁骨(5)与固定座(11)之间均通过鱼眼轴承(9)连接。

3.根据权利要求1所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述仿生躯干(1)内部设置有用于安装电池的中空结构。

4.根据权利要求1所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述腰部一体化关节(2)和肩部一体化关节(8)均包括谐波减速电机，谐波减速电机包括中心轴(a1)，中心轴(a1)上连接有电机定子(a2)，电机定子(a2)上套设有电机转子(a3)，电机转子(a3)连接有谐波减速单元(a4)，谐波减速单元(a4)的输出端齿啮合有谐波刚轮(a5)；所述腰部一体化关节(2)的谐波刚轮(a5)固定于仿生躯干(1)上，肩部一体化关节(8)的谐波刚轮(a5)固定于锁骨(5)上，中心轴(a1)的一端固定有后盖(a7)，后盖(a7)与谐波刚轮(a5)固定。

5.根据权利要求4所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述谐波减速单元(a4)包括凸轮(a41)，凸轮(a41)固定于电机转子(a3)上，凸轮(a41)上安装有柔性轴承(a42)，柔性轴承(a42)的外圈套设有柔轮(a43)，柔轮(a43)与谐波刚轮(a5)齿啮合，柔轮(a43)的齿数小于谐波刚轮(a5)的齿数，柔轮(a43)上固定有输出法兰(a44)；所述腰部一体化关节(2)的输出法兰(a44)与支撑叉(3)转动连接，肩部一体化关节(8)的输出法兰(a44)与肩部连杆(7)转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述柔轮(a43)与中心轴(a1)转动连接。

7.根据权利要求5所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述凸轮(a41)的内侧与中心轴(a1)之间通过滚动轴承(a11)连接。

8.根据权利要求5所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述凸轮(a41)和柔性轴承(a42)的形状均为椭圆形，柔轮(a43)在两个位置与谐波刚轮(a5)啮合。

9.根据权利要求5所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述谐波减速电机还包括交叉滚子轴承(a6)，交叉滚子轴承(a6)的内圈与输出法兰(a44)一体成型或固定连接，交叉滚子轴承(a6)的外圈与谐波刚轮(a5)一体成型或固定连接。

10.根据权利要求4所述的一种仿生耸肩运动机构，其特征在于：所述中心轴(a1)上设置有接线孔，电机定子(a2)的接线从接线孔穿出。

技术总结本技术属于仿生机器人技术领域，特别涉及一种仿生耸肩运动机构。其技术方案为：一种仿生耸肩运动机构，包括仿生躯干，仿生躯干上安装有腰部一体化关节，腰部一体化关节的输出端转动连接有支撑叉，支撑叉的另一端转动连接有肩部关节外壳，肩部关节外壳固定连接有锁骨，仿生躯干上设置有固定座，锁骨与固定座转动连接；所述仿生躯干上还固定有肩胛骨，肩胛骨的另一端转动连接有肩部连杆，锁骨上安装有肩部一体化关节，肩部连杆的另一端与肩部一体化关节的输出端转动连接。本技术提供了一种可实现肩部前后耸肩、上下耸肩及二者的复合运动的仿生耸肩运动机构。技术研发人员：胡天链受保护的技术使用者：四川天链机器人股份有限公司技术研发日：20240131技术公布日：2024/9/26