一种仿真机器人手臂结构以及仿真机器人的制作方法

本技术涉及仿真机器人领域，具体涉及一种仿真机器人手臂结构以及仿真机器人。

背景技术：

1、仿真机器人，又称人形机器人或类人机器人，指具有人的形态和功能的机器人，即具有拟人的肢体、运动与作业技能，以及感知、学习和认知能力。仿真机器人具备人类的外形特征和行动能力，可以采用双腿行走方式，通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能，以及通过简单的语言和人类交流。然而，本技术人经过研究发现，现有仿真机器人的手臂连接方式不合理，各种控制电机均设置在关节、上臂或前臂部分，从而导致关节粗大、造成手臂运动达不到人体正常弯曲角度要求和影响外观等问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种仿真机器人手臂结构以及仿真机器人，具体技术方案如下：

2、一种仿真机器人手臂结构，所述仿真机器人手臂结构包括肩驱动组件和手臂组件，其中，所述肩驱动组件包括第一肩驱动组件和第二肩驱动组件，所述第一肩驱动组件用于控制所述手臂组件实现前后摆动，所述第二肩驱动组件用于控制所述手臂组件实现侧平举，所述第一肩驱动组件整体装配在仿真机器人的躯干内部，所述第二肩驱动组件至少主体部分装配在仿真机器人的躯干内部。

3、进一步地，所述第一肩驱动组件包括第一固定架、摆臂电机和主动圆柱齿轮，其中，所述第一固定架装配在仿真机器人的躯干内部，所述摆臂电机装配在所述第一固定架上，用于控制所述手臂组件实现前后摆动，所述主动圆柱齿轮同轴装配在所述摆臂电机的输出轴上。

4、进一步地，所述第一肩驱动组件还包括电机盖板、第一轴承、第二轴承、走线支架和第一角度传感器，其中，所述摆臂电机装配在所述第一固定架和所述电机盖板形成的套环内，所述第一轴承同轴套装在所述主动圆柱齿轮的凹槽内，且装配在所述摆臂电机和所述主动圆柱齿轮中间，所述第一轴承的外环与所述主动圆柱齿轮固定装配，所述第二轴承同轴装配在所述摆臂电机的输出轴上，且装配在所述主动圆柱齿轮非凹槽的一侧，所述走线支架设有圆柱套筒且套装在所述第二轴承上，所述第二轴承的外环与所述走线支架固定装配，所述走线支架还设有卡扣，所述卡扣用于固定导线，所述第一角度传感器同轴装配在所述摆臂电机的输出轴上。

5、进一步地，所述第二肩驱动组件包括从动圆柱齿轮、举臂电机和第一主动锥形齿轮，其中，所述从动圆柱齿轮与所述主动圆柱齿轮啮合，所述举臂电机与所述从动圆柱齿轮同轴装配，用于控制所述手臂组件实现侧平举，所述第一主动锥形齿轮同轴装配在所述举臂电机的输出轴上。

6、进一步地，所述第二肩驱动组件还包括肩上壳、肩下壳、第三轴承和第二角度传感器，其中，所述举臂电机装配在所述肩上壳和所述肩下壳形成的套环内，所述肩上壳和所述肩下壳形成的套环包括第一安装位和第二安装位，所述从动圆柱齿轮同轴套装在所述第一安装位上，所述第三轴承同轴套装在所述第二安装位上，所述第二角度传感器同轴装配在所述举臂电机的输出轴上。

7、进一步地，所述从动圆柱齿轮包括一空心圆柱体以及设置在所述空心圆柱体外表面的啮合齿，其中，所述空心圆柱体与所述第一安装位的接触位置设计有两组对称的螺钉通孔，基于所述螺钉通孔，所述从动圆柱齿轮通过螺钉与所述肩上壳和所述肩下壳形成的套环固定连接，所述啮合齿设计有角度限位结构，使得所述从动圆柱齿轮与所述主动圆柱齿轮啮合后，所述第二肩驱动组件在预设工作角度范围内进行旋转。

8、进一步地，所述肩上壳包括装饰盖以及设计在所述装饰盖下方的走线槽，所述走线槽与所述空心圆柱体的空心空间连通。

9、进一步地，所述肩上壳和所述肩下壳形成的套环还包括第三安装位，所述第三安装位用于装配所述手臂组件，当所述主动圆柱齿轮转动时，带动所述从动圆柱齿轮转动，从而使得所述第二肩驱动组件带动所述手臂组件实现前后摆动。

10、进一步地，所述手臂组件包括上臂组件、肘关节组件和前臂组件，其中，所述肘关节组件用于连接所述上臂组件和所述前臂组件，所述上臂组件与所述第二肩驱动组件连接。

11、进一步地，所述上臂组件包括第一从动锥形齿轮和第四轴承，其中，所述第一从动锥形齿轮包括第一固定杆和第一锥形齿，所述第一固定杆和所述第一锥形齿为一体设计，所述第一固定杆的两端各套装有一个所述第四轴承，当所述第四轴承装配于所述第三安装位时，所述第一锥形齿与所述第一主动锥形齿轮啮合，当所述第一主动锥形齿轮转动时，带动所述第一从动锥形齿轮转动，从而使得所述第二肩驱动组件带动所述手臂组件实现侧平举。

12、进一步地，所述上臂组件还包括第二固定架和旋臂电机，所述旋臂电机至少部分套装在所述第二固定架内，用于控制所述肘关节组件旋转，从而带动所述前臂组件旋转。

13、进一步地，所述上臂组件还包括第一上臂外壳、第二上臂外壳、第三角度传感器和第五轴承，其中，所述第一上臂外壳通过螺钉与所述第一从动锥形齿轮的第一固定杆的一端连接，所述第二上臂外壳通过螺钉与所述第一从动锥形齿轮的第一固定杆的另一端连接，所述旋臂电机和所述第二固定架装配在所述第一上臂外壳和所述第二上臂外壳形成的套环内，所述第三角度传感器同轴装配在所述旋臂电机的输出轴上，所述第五轴承同轴套装在所述第二固定架上。

14、进一步地，所述第二固定架包括第一环形结构，所述第五轴承的内环套装在所述第一环形结构上，其中，所述第一环形结构设置在所述第一上臂外壳和所述第二上臂外壳形成的套环外。

15、进一步地，所述旋臂电机的输出轴延伸到所述第一环形结构外，使得所述肘关节组件同轴装配在所述旋臂电机的输出轴上。

16、进一步地，所述肘关节组件包括肘外壳和肘内壳，其中，所述肘外壳与所述前臂组件固定连接，所述肘内壳同轴套装在所述肘外壳内，所述肘内壳还同轴装配在所述旋臂电机的输出轴上，当所述旋臂电机控制所述肘关节组件旋转时，带动所述前臂组件旋转。

17、进一步地，所述肘内壳包括过线孔、限位柱和连接孔，其中，所述肘内壳通过所述连接孔同轴装配在所述旋臂电机的输出轴上，所述限位柱与设置在所述第一环形结构上的限位槽配合以实现限位，所述过线孔用于走线。

18、进一步地，所述肘外壳包括第二环形结构和卡筋，其中，所述第二环形结构内同轴套装有所述肘内壳，且所述第二环形结构同轴套装在所述第五轴承的外环上，从而使得所述肘内壳通过所述连接孔同轴装配在所述旋臂电机的输出轴上以及使得所述肘内壳的限位柱装配在所述第一环形结构上的限位槽中，所述卡筋用于连接所述前臂组件。

19、进一步地，所述前臂组件包括曲臂电机、第二主动锥形齿轮和第二从动锥形齿轮，其中，第二主动锥形齿轮同轴装配在所述曲臂电机的输出轴上，且与所述第二从动锥形齿轮啮合，所述第二从动锥形齿轮与所述卡筋固定连接，当所述曲臂电机控制所述第二主动锥形齿轮转动时，使得所述前臂组件围绕所述第二从动锥形齿轮做圆周运动，从而实现前臂弯曲。

20、进一步地，所述第二从动锥形齿轮包括第二固定杆和第二锥形齿，其中，所述第二固定杆与所述第二锥形齿为一体设计，所述第二固定杆上设置有卡槽结构，所述卡槽结构用于装配所述卡筋，以实现所述前臂组件和所述肘关节组件的连接。

21、进一步地，所述卡槽结构包括第一卡槽结构和第二卡槽结构，所述卡筋包括第一卡筋和第二卡筋，其中，所述第一卡槽结构用于装配所述第一卡筋，所述第二卡槽结构用于装配所述第二卡筋，所述第二锥形齿位于所述第一卡筋和所述第二卡筋形成的空间中。

22、进一步地，所述前臂组件还包括第一前臂外壳、第二前臂外壳、第六轴承和第四角度传感器，其中，所述曲臂电机装配在所述第一前臂外壳和所述第二前臂外壳形成的套环内，所述第四角度传感器同轴装配在所述曲臂电机的输出轴上，所述第二固定杆的两端各套装有一个所述第六轴承，且所述第六轴承装配在所述第一前臂外壳和所述第二前臂外壳上，使得所述第二锥形齿与所述第二主动锥形齿轮啮合，当所述曲臂电机控制所述第二主动锥形齿轮转动时，使得所述前臂组件围绕所述第二从动锥形齿轮做圆周运动，从而实现前臂弯曲。

23、进一步地，所述举臂电机和所述曲臂电机的输出轴设计为d型和i型两端结构，其中，所述举臂电机的输出轴d型段与所述第二角度传感器的d型孔配合、i型段与所述第一主动锥形齿轮的i型孔配合，所述曲臂电机的输出轴d型段与所述第四角度传感器的d型孔配合、i型段与所述第二主动锥形齿轮的i型孔配合。

24、进一步地，所述摆臂电机和所述旋臂电机的输出轴设计为d型结构，其中，所述摆臂电机的输出轴与所述第一角度传感器的d型孔配合，所述旋臂电机的输出轴与所述第三角度传感器的d型孔配合。

25、一种仿真机器人，所述仿真机器人包括所述仿真机器人手臂结构，所述仿真机器人还包括躯干，所述仿真机器人手臂结构的第一肩驱动组件整体装配在所述躯干内部，所述仿真机器人手臂结构的第二肩驱动组件至少主体部分装配在所述躯干内部，其中，所述第一肩驱动组件用于控制所述仿真机器人手臂结构实现前后摆动，所述第二肩驱动组件用于控制所述仿真机器人手臂结构实现侧平举。

26、进一步地，所述躯干包括第一躯干外壳和第二躯干外壳，所述第一躯干外壳和所述第二躯干外壳组合后在所述躯干的肩部位置形成连通外部的装配槽，所述装配槽用于装配所述第二肩驱动组件的第三轴承。

27、进一步地，所述第一躯干外壳和所述第二躯干外壳组合后在所述躯干内部形成限位槽，所述限位槽用于装配所述第一肩驱动组件的第一角度传感器。

28、本技术所述的仿真机器人手臂结构，通过将控制手臂组件实现前后摆动的第一肩驱动组件和控制手臂组件实现侧平举的第二肩驱动组件设置在仿真机器人的躯干内部，从而调整整条手臂中的传动结构和紧固结构的设置位置及设置方式，减短了手臂长度，减小了关节部位的体积，实现手臂整体小型化，使得整个手臂外观更加接近真实手臂造型，同时关节运动轨迹和弯曲程度能够更加自然逼真，提高了手臂外观和运动仿真程度。