CN105108747A - 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法 - Google Patents

一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105108747A
CN105108747A CN201510469888.8A CN201510469888A CN105108747A CN 105108747 A CN105108747 A CN 105108747A CN 201510469888 A CN201510469888 A CN 201510469888A CN 105108747 A CN105108747 A CN 105108747A
Authority
CN
China
Prior art keywords
active unit
robot
head
neck
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510469888.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105108747B (zh
Inventor
贾凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Robotant Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Robotant Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Robotant Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Robotant Technology Co Ltd
Priority to CN201510469888.8A priority Critical patent/CN105108747B/zh
Publication of CN105108747A publication Critical patent/CN105108747A/zh
Priority to PCT/CN2016/082435 priority patent/WO2017020627A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105108747B publication Critical patent/CN105108747B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

本发明申请提供一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法，包括机械结构设计模块、固定结构设计模块和控制算法模块，机械结构设计模块是由数个在不同水平面上的旋转结构串联组成，每一个旋转平面的角度设计决定了可以实现抬头、低头的角度，串联机构实现了运动的叠加；配合传动结构的固定结构设计模块的主要目的是区分头与身体，通过在头部分成同圆两个切面，使得头颈部无缝隙；控制算法模块用来控制各个电机的协同转动，从而实现想要的动作，该算法通过建模来模拟各个方向的运动，然后根据要达到的目标点反向求解各个电机的转动角度。

Description

一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法
技术领域
本发明申请涉及一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法，可以实现机器人的抬头、低头及水平转动，而且不管转到任何角度，机器人的头颈部之间都没有任何缝隙。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制***和复杂机械等组成。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、颈部、臂部、腕部、手部、头部等不同结构。
随着核心技术的发展，机器人越来越普及，机器人的传动结构要求也越来越高，现有的机器人都是通过一个电机直接带动头部摆动，从而实现抬头或低头，这种方法有两个个限制：1、幅度有限，没有办法支持大幅度的抬头或低头；2、在颈部会有大的缝隙，就算用结构遮挡也很不美观。
发明内容
本发明申请即是针对上述问题，提出了一种非常灵活的传动机构及相应的控制方法，通过将数个不在同一平面的旋转电机串联组合，然后通过联动算法，可以完美实现机器人的抬头、低头及水平转动，抬头幅度可以达到任意角度，低头可以实现至少15°，水平转动的电机都可以实现360°任意转动，而且不管转到任何角度，头颈部都没有任何缝隙。
本发明申请的一个目的是提供一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置。
具体来说，所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，包括数节连接在一起的活动单元，每节活动单元的远端为与下一节活动单元连接的旋转端，下一节活动单元的旋转可带动上一节活动单元，每节活动单元的近端为固定端，相邻的两节活动单元之间通过首尾互相旋转连接，且每节活动单元的旋转平面均不与其它活动单元的旋转平面平行或重叠，次末节活动单元的远端与机器人的颈部连接带动颈部一起转动，最末节活动单元的近端与机器人的颈部连接，远端与机器人的头部连接带动头部一起转动。
进一步的，所述活动单元包括位于固定端的电机与电机支架，位于旋转端的轴承、主轴与主轴支架，主轴通过同步轮由电机转子带动旋转，在主轴支架上还设有与主轴一起旋转的支撑架，除最末节活动单元外，上一节活动单元的主轴支架和电机支架固定在下一节活动单元的支撑架上，且倾斜一定的角度，从而使得相邻两节活动单元的旋转平面不相互平行。
更进一步的，所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，包括四节相互串联在一起的活动单元，由低至高的前三节活动单元按照上一节活动单元的主轴支架和电机支架固定在下一节活动单元的支撑架上且倾斜一定角度的方式连接，第三节活动单元的支撑架与机器人的颈部连接，第四节活动单元的电机支架和主轴支架固定在机器人的颈部，支撑架与机器人的头部连接。
进一步的，所述机器人的颈部与头部可相互对合，机器人的头部和颈部为同圆的两个切面，头颈部无缝隙。
本发明申请的另一个目的是提供一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的方法，所述方法包括机械结构设计模块、固定结构设计模块和控制算法模块，上述的装置为机械结构设计模块，该模块是由数个在不同水平面上的旋转结构串联组成，每一个旋转平面的角度设计决定了可以实现抬头、低头的角度，串联机构实现了运动的叠加；配合传动结构的固定结构设计模块，该模块主要目的是区分头与身体，通过在头部分成同圆两个切面，使得头颈部无缝隙；控制算法模块，用来控制各个电机的协同转动，从而实现想要的动作，该算法通过建模来模拟各个方向的运动，然后根据要达到的目标点反向求解各个电机的转动角度。
本发明申请所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法，具有以下的优点：
1、所有的运动都是不同倾角的转动，没有任何的摆动，从而大大简化了结构；
2、使用各个运动串联的结构，实现了运动的叠加，为灵活性奠定了基础，可以实现抬头及低头的大幅度；
3、通过同圆切面转动实现大幅度抬低头但头颈部无缝隙。
附图说明
图1是本发明申请实施例中单节活动单元的结构示意图；
图2是本发明申请实施例的正视图；
图3是本发明申请实施例的侧视图；
图4是图3中AA线的剖视图；
图5-7是本发明申请所述装置控制机器人头颈部不同状态下的示意图，其中，图5为默认状态，图6为抬头状态、图7为低头状态；
其中，1为电机、2为电机支架、3为同步轮、4为皮带、5为主轴支架、6为主轴、7为支撑架、8为轴承、9为机器人头部、10为转子。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明申请所述的技术内容进行非限制性的描述，目的为了公众更好理解所述技术。
本发明申请所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，包括数节连接在一起的活动单元，如图1实施例所示，该活动单元包括电机1、电机支架2，以及轴承6、主轴6与主轴支架5，电机支架2设置在电机1上，起到支撑和固定的作用，主轴6位于轴承8的中心，轴承8固定在主轴支架5上，主轴6通过同步轮3和皮带4由电机转子10带动旋转，在主轴支架5上还设有与主轴一起旋转的支撑架7。
本发明申请所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，即是由数个上述的活动单元串联构成，在本实施例中，如图2-4所示，所述活动单元为四个，分别对应机器人的底部、中部、颈部和头部，相邻的两节活动单元之间通过首尾互相连接，即上一节活动单元的电机和主轴通过支架固定于下一节活动单元的支撑架上，这样依次收尾相连将活动单元串联起来；每节活动单元中的电机支架和主轴支架的形状并不一致，通过对其形状的改动产生倾斜的效果，以达到每节活动单元的主轴的旋转平面均不与其它活动单元的旋转平面平行或重叠，而呈一定的角度；颈部活动单元的支撑架与机器人的颈部固定，带动颈部一起转动，头部活动单元的电机支架与主轴支架与机器人的颈部固定，远端与机器人的头部固定，带动头部一起转动；所述机器人的颈部与头部可相互对合，机器人的头部和颈部为同圆的两个切面，头颈部无缝隙。
这样，通过上述的装置，则能够实现所述机器人的头颈部无缝隙活动，包括机械结构设计模块、固定结构设计模块和控制算法模块，上述的装置为机械结构设计模块，每一个旋转平面的角度设计决定了可以实现抬头、低头的角度，串联机构实现了运动的叠加；配合传动结构的固定结构设计模块，该模块主要目的是区分头与身体，通过在头部分成同圆两个切面，使得头颈部的缝隙为零；控制算法模块，用来控制各个电机的协同转动，从而实现想要的动作，该算法主要是通过建模来模拟各个方向的运动，然后根据要达到的目标点反向求解各个电机的转动角度，如图5-7所示。
应该理解的是，上述内容不对所述技术内容有任何限制，事实上，凡以相同或近似原理对所述结构进行的改进，包括各部分形状、尺寸、所用材质，以及相应元件的功能等同替换，都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。

Claims (5)

1.一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，其特征在于：包括数节连接在一起的活动单元，每节活动单元的远端为与下一节活动单元连接的旋转端，每节活动单元的近端为固定端，相邻的两节活动单元之间通过首尾互相连接，下一节活动单元的旋转可带动上一节活动单元，且每节活动单元的旋转平面均不与其它活动单元的旋转平面平行或重叠，次末节活动单元的远端与机器人的颈部连接带动颈部一起转动，最末节活动单元的近端与机器人的颈部连接，远端与机器人的头部连接带动头部一起转动。
2.根据权利要求1所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，其特征在于：所述活动单元包括位于固定端的电机与电机支架，位于旋转端的轴承、主轴与主轴支架，主轴通过同步轮由电机转子带动旋转，在主轴支架上还设有与主轴一起旋转的支撑架，除最末节活动单元外，上一节活动单元的主轴支架和电机支架固定在下一节活动单元的支撑架上，且倾斜一定的角度，从而使得相邻两节活动单元的旋转平面不相互平行。
3.根据权利要求2所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，其特征在于：包括四节相互串联在一起的活动单元，由低至高的前三节活动单元按照上一节活动单元的主轴支架和电机支架固定在下一节活动单元的支撑架上且倾斜一定角度的方式连接，第三节活动单元的支撑架与机器人的颈部连接，第四节活动单元的电机支架和主轴支架固定在机器人的颈部，支撑架与机器人的头部连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置，其特征在于：所述机器人的颈部与头部可相互对合，机器人的头部和颈部为同圆的两个切面，头颈部无缝隙。
5.一种利用权利要求1-4所述装置实现机器人的头颈部无缝隙活动的方法，其特征在于：所述方法包括使用机械结构设计模块、固定结构设计模块和控制算法模块，上述的装置为机械结构设计模块，该模块是由数个在不同水平面上的旋转结构串联组成，每一个旋转平面的角度设计决定了可以实现抬头、低头的角度，串联机构实现了运动的叠加；配合传动结构的固定结构设计模块，该模块主要目的是区分头与身体，通过在头部分成同圆两个切面，使得头颈部无缝隙；控制算法模块，用来控制各个电机的协同转动，从而实现想要的动作，该算法通过建模来模拟各个方向的运动，然后根据要达到的目标点反向求解各个电机的转动角度。
CN201510469888.8A 2015-08-04 2015-08-04 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法 Expired - Fee Related CN105108747B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510469888.8A CN105108747B (zh) 2015-08-04 2015-08-04 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法
PCT/CN2016/082435 WO2017020627A1 (zh) 2015-08-04 2016-05-18 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510469888.8A CN105108747B (zh) 2015-08-04 2015-08-04 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105108747A true CN105108747A (zh) 2015-12-02
CN105108747B CN105108747B (zh) 2017-11-21

Family

ID=54656969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510469888.8A Expired - Fee Related CN105108747B (zh) 2015-08-04 2015-08-04 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN105108747B (zh)
WO (1) WO2017020627A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017020627A1 (zh) * 2015-08-04 2017-02-09 深圳市金刚蚁机器人技术有限公司 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109822559A (zh) * 2019-03-19 2019-05-31 华南理工大学 一种基于同步传动的机器人颈部旋转装置及控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003071755A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Sony Corp ロボット装置及びロボット装置の衝撃吸収方法
CN2576433Y (zh) * 2002-11-06 2003-10-01 中国科学院沈阳自动化研究所 模块化可变结构蛇形机器人
CN2774717Y (zh) * 2005-01-17 2006-04-26 江南大学 多自由度柔性关节的蛇形机器人
CN103538064A (zh) * 2013-10-24 2014-01-29 上海电机学院 魔棒机器人
CN104265584A (zh) * 2014-09-19 2015-01-07 孔祥青 垂直轴风力发电机的动力传动装置
CN104440925A (zh) * 2014-11-27 2015-03-25 国家康复辅具研究中心 一种宠物型陪护机器人及***
CN204913903U (zh) * 2015-08-04 2015-12-30 深圳市金刚蚁机器人技术有限公司 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007160482A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Ixs Research:Kk 首部関節機構及びそれを具備するロボット
JP5652230B2 (ja) * 2011-01-26 2015-01-14 トヨタ自動車株式会社 ロボット装置
US20140137688A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Future Robot Co., Ltd. Robot neck joint structure
CN103273493B (zh) * 2013-05-24 2016-04-20 西南交通大学 一种机器人颈部机构
CN105108747B (zh) * 2015-08-04 2017-11-21 深圳市金刚蚁机器人技术有限公司 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003071755A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Sony Corp ロボット装置及びロボット装置の衝撃吸収方法
JP4649806B2 (ja) * 2001-09-04 2011-03-16 ソニー株式会社 ロボット装置及びロボット装置の衝撃吸収方法
CN2576433Y (zh) * 2002-11-06 2003-10-01 中国科学院沈阳自动化研究所 模块化可变结构蛇形机器人
CN2774717Y (zh) * 2005-01-17 2006-04-26 江南大学 多自由度柔性关节的蛇形机器人
CN103538064A (zh) * 2013-10-24 2014-01-29 上海电机学院 魔棒机器人
CN104265584A (zh) * 2014-09-19 2015-01-07 孔祥青 垂直轴风力发电机的动力传动装置
CN104440925A (zh) * 2014-11-27 2015-03-25 国家康复辅具研究中心 一种宠物型陪护机器人及***
CN204913903U (zh) * 2015-08-04 2015-12-30 深圳市金刚蚁机器人技术有限公司 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017020627A1 (zh) * 2015-08-04 2017-02-09 深圳市金刚蚁机器人技术有限公司 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105108747B (zh) 2017-11-21
WO2017020627A1 (zh) 2017-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105150219B (zh) 一种基于绳索驱动的超冗余柔性机械臂
CN203255280U (zh) 多吸盘的爬壁机器人
CN204913903U (zh) 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置
CN103569234B (zh) 一种四足机器人单驱动多关节机体
CN105108747A (zh) 一种实现机器人的头颈部无缝隙活动的装置及其方法
CN103612686A (zh) 一种六足直立式步行机器人
CN106181970A (zh) 一种模特机器人
CN206811970U (zh) 一种半身机器人和遥控半身机器人
CN106142128B (zh) 回转摇摆型机械臂关节模块
CN102975196A (zh) 一种两转动自由度并联机构
CN107351074A (zh) 多关节机械臂
CN103318394B (zh) 鳍面主动变形的咽颌模式仿生胸鳍
CN105109570B (zh) 足脚式机器人
CN107836921A (zh) 一种具有防护功能的展会用机器人旋转底座
CN203259969U (zh) 数据手套手腕关节检测装置
CN209089281U (zh) 喷射驱动型电路板旋转载具
CN106985149A (zh) 一种半身机器人和遥控半身机器人
CN207309957U (zh) 机械手多自由度摇摆转动控制机构
CN207155791U (zh) 多关节机械臂
CN108000453A (zh) 运动平台以及电子设备
CN206717906U (zh) 一种头部旋转装置及呈中心旋转的机器人头部
CN103902020A (zh) 数据手套手腕关节检测装置
CN207631459U (zh) 一种新型舵装置
CN105108733A (zh) 机器人
CN205272068U (zh) 旋转连接结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171121