CN107351060B - 一种仿生机器人头颈部柔性结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种仿生机器人头颈部柔性结构，包括：头部，具有头上颚支架；上颈部，与头部活动连接，具有上颈部支架与第一步进电机；下颈部，与上颈部活动连接，具有下颈部支架与第二步进电机；以及固定部，与下颈部活动连接，具有固定部支架与第三步进电机，其中，上颈部支架的一端与头上颚支架活动连接，第一步进电机设置在头上颚支架上，用于驱动头部进行运动，下颈部支架的一端与上颈部支架的另一端连接，第二步进电机设置在下颈部支架上，用于驱动上颈部进行运动，固定部支架的一端与下颈部支架的另一端连接，第三步进电机设置在固定部支架上，用于驱动下颈部进行运动。通过调节步进电机的正反转速比使得仿生机器人的头颈部灵活摆动。

Description

一种仿生机器人头颈部柔性结构
技术领域
本发明涉及一种仿生机器人，具体涉及一种仿生机器人头颈部柔性结构。
背景技术
随着科学技术的发展，机器人的应用也越来越广泛，仿生机器人作为机器人发展应用的一个学科，也越来越受到人们的重视，发展也越来越快，应用生活中的多个场所或领域。
但是，现有技术中的仿生机器人大都受驱动元件的影响，导致仿生机器人的左右摆动或者旋转角度不够灵活或者是无法满足一些使用要求，在满足使用要求的基础上会难免增加仿生机器人的复杂化程度，从而使得仿生机器人的生产成本增加。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种仿生机器人头颈部柔性结构。
本发明提供了一种仿生机器人头颈部柔性结构，具有这样的特征，包括：头部，具有头上颚支架；上颈部，与头部活动连接，具有上颈部支架与第一步进电机；下颈部，与上颈部活动连接，具有下颈部支架与第二步进电机；以及固定部，与下颈部活动连接，具有固定部支架与第三步进电机，其中，上颈部支架的一端与头上颚支架活动连接，第一步进电机设置在头上颚支架上，用于驱动头部进行运动，下颈部支架的一端与上颈部支架的另一端连接，第二步进电机设置在下颈部支架上，用于驱动上颈部进行运动，固定部支架的一端与下颈部支架的另一端连接，第三步进电机设置在固定部支架上，用于驱动下颈部进行运动。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，头部还具有下巴，该下巴与头上颚支架活动连接，头上颚支架上还设置有驱动下巴进行运动的第四步进电机以及与该第四电机连接的第四曲柄，下巴通过第四连杆与第四曲柄连接，在第四步进电机以及第四曲柄的带动下进行运动。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，头上颚支架上还设置有头部连杆支座，该头部连杆支座上设置有第一连杆，该第一连杆通过第一曲柄与第一步进电机连接，头部通过第一连杆在第一步进电机以及第一曲柄的带动下进行运动。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，上颈部支架本体上还设置有上颈部连杆支座，该上颈部连杆支座上设置有第二连杆，该第二连杆通过第二曲柄与第二步进电机连接，上颈部通过第二连杆在第二步进电机以及第二曲柄的带动下进行运动。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，下颈部支架本体上还设置有下颈部连杆支座，该下颈部连杆支座上设置有第三连杆，该第三连杆通过第三曲柄与第三步进电机连接，下颈部通过第三连杆在第三步进电机以及第三曲柄的带动下进行运动。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，上颈部与头部、下颈部与上颈部以及固定部与下颈部之间的连接方式均为铰连接。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，第一步进电机设置在上颈部支架上靠近头部的1/6～1/3处。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，第二步进电机设置在下颈部支架上靠近上颈部的1/3～1/2处。
在本发明提供的仿生机器人头颈部柔性结构中，还可以具有这样的特征：其中，第三步进电机设置在固定部支架上靠近下颈部的1/6～1/3处。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的仿生机器人头颈部柔性结构，因为采用了活动连接的头部、上颈部、下颈部以及固定部，还分别设置了驱动头部运动的第一步进电机、驱动上颈部的第二步进电机以及驱动下颈部的第三步进电机，所以，本发明的仿生机器人头颈部柔性结构利用了的步进电机的正反转，通过合理的设置步进电机的正反转速比以及各步进电机之间的转速比可以使得仿生机器人的头颈部的摆动角度更大，旋转角度不受控制。另外，相对于传统仿生机器人头颈部的结构，本发明的仿生机器人头颈部结构更加简单，操作更加方便，同时节省了仿生机器人的生产成本。
附图说明
图1是本发明的实施例中仿生机器人头颈部柔性结构的结构示意图；
图2是本发明的实施例中头部、上颈部以及下颈部的俯视结构示意图；
图3是本发明的实施例中上头上颚支架的结构示意图；
图4是本发明的实施例中上颈部支架的结构示意图；
图5是本发明的实施例中下颈部支架的结构示意图；以及
图6是本发明的实施例中固定部支架的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明仿生机器人头颈部柔性结构作具体阐述。
图1是本发明的实施例中仿生机器人头颈部柔性结构的结构示意图以及图2是本发明的实施例中头部、上颈部以及下颈部的俯视结构示意图。
如图1、2所示，仿生机器人头颈部柔性结构100包括头部10、上颈部20、下颈部30以及固定部40。
头部10包括头上颚支架11、第四步进电机12以及下巴13。
图3是本发明的实施例中上头上颚支架的结构示意图。
如图3所示，头上颚支架11上设置有嘴巴铰支座111、头部铰支座112以及头部连杆支座113。
如图2中A处的局部放大所示，第四步进电机12设置在头上颚支架11上且连接有第四曲柄121，用于驱动下巴13。
如图1、2所示，下巴13通过嘴巴铰支座111与头上颚支架11铰连接，下巴13上设置有第四连杆131，第四连杆131与第四曲柄121连接。下巴13通过第四连杆131在第四步进电机12以及第四曲柄121的驱动下进行左右摆动以及旋转运动。
头部连杆支座113上设置有第一连杆1131。
上颈部20具有上颈部支架21以及第一步进电机22。
图4是本发明的实施例中上颈部支架的结构示意图。
如图4所示，上颈部支架21上设置有上颈部前段铰支座211、上颈部连杆支座212以及上颈部后段铰支座213。
如图1、2所示，上颈部前段铰支座211与头部铰支座112铰连接。
上颈部连杆支座212上设置有第二连杆2121。
第一步进电机22设置在上颈部支架21的靠近头部10的1/6～1/3处，通过第一曲柄221与第一连杆1131连接。
头部10通过第一连杆1131在第一步进电机22以及第一曲柄221的带动下进行左右摆动以及旋转运动。在本实施例中，第一步进电机22设置在上颈部支架21的靠近头部10的1/6处。
下颈部30具有下颈部支架31以及第二步进电机32。
图5是本发明的实施例中下颈部支架的结构示意图。
如图5所示，下颈部支架31下设置有下颈部前段铰支座311、下颈部连杆支座312以及下颈部后段铰支座313。
如图1、2所示，下颈部前段铰支座311与上颈部后段铰支座213铰连接。
下颈部连杆支座312下设置有第三连杆3121。
第二步进电机32设置在下颈部支架31的靠近上颈部20的1/3～1/2处，通过第二曲柄321与第二连杆2121连接。
上颈部20通过第二连杆2121在第二步进电机32以及第二曲柄321的带动下进行左右摆动以及旋转运动。在本实施例中，第二步进电机32设置在下颈部支架31的靠近上颈部30的1/3处。
固定部40具有固定部支架41以及第三步进电机42。
图6是本发明的实施例中固定部支架的结构示意图。
如图6所示，固定部支架41上设置有固定部前段铰支座411，固定部前段铰支座411与下颈部后段铰支座313铰连接。
如图1、2所示，第三步进电机42设置在固定部支架41上靠近下颈部30的1/6～1/3处，通过第三曲柄421与第三连杆3121连接。
下颈部30通过第三连杆3121在第三步进电机42以及第三曲柄421的带动下进行左右摆动以及旋转运动。在本实施例中，第三步进电机42设置在固定部支架41的靠近下颈部30的1/6处。
仿生机器人头颈部柔性结构100的工作过程为：下巴13通过嘴巴铰支座111连接于头上颚支架11；头上颚支架11通过头部铰支座112和上颈部前段铰支座211配合形成一转动副连接于上颈部20；上颈部20通过上颈部后端铰支座213、下颈部前段铰支座311连接于下颈部30；下颈部30通过下颈部后端铰支座313、固定部前段铰支座411连接于固定部支架41；第四步进电机12、第一步进电机22、第二步进电机32、第三步进电机42分别设置在头上颚支架11、上颈部支架21、下颈部支架31、固定部支架41上。
第四步进电机12连接第四曲柄121通过第四连杆131连接下巴13带动其转动。
第一步进电机22连接第一曲柄221通过第一连杆1131连接头部铰支座112带动头部10转动。
第二步进电机32连接第二曲柄321通过第二连杆2121连接上颈部后端铰支座213带动上颈部20转动。
第三步进电机42连接第三曲柄421通过第三连杆3121连接下颈部后端铰支座313带动下颈部30转动；该关节结构依次连接形成摆动副和转动副，实现结构的柔性运动。
实施例的作用与效果
根据本实施例中的仿生机器人头颈部柔性结构，因为采用了活动连接的头部、上颈部、下颈部以及固定部，还分别设置了驱动头部运动的第一步进电机、驱动上颈部的第二步进电机以及驱动下颈部的第三步进电机，所以，本发明的仿生机器人头颈部柔性结构利用了的步进电机的正反转，通过合理的设置步进电机的正反转速比以及各步进电机之间的转速比可以使得仿生机器人的头颈部的摆动角度更大，旋转角度不受控制。另外，相对于传统仿生机器人头颈部的结构，本发明的仿生机器人头颈部结构更加简单，操作更加方便，同时节省了仿生机器人的生产成本。
另外，本实施例中的仿生机器人头颈部柔性结构中头部与上颈部之间、上颈部与下颈部之间以及下颈部与固定部之间均采用的是铰连接，这种连接的方式使得整个柔性结构在运动时能够更加灵活方便，同时简化了结构复杂程度。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于，包括：
头部，具有头上颚支架；
上颈部，与所述头部活动连接，具有上颈部支架与第一步进电机；
下颈部，与所述上颈部活动连接，具有下颈部支架与第二步进电机；以及
固定部，与所述下颈部活动连接，具有固定部支架与第三步进电机，
其中，所述上颈部支架的一端与所述头上颚支架活动连接，
所述第一步进电机设置在所述上颈部支架上，用于驱动所述头部进行运动，
所述下颈部支架的一端与所述上颈部支架的另一端连接，
所述第二步进电机设置在所述下颈部支架上，用于驱动所述上颈部进行运动，
所述固定部支架的一端与所述下颈部支架的另一端连接，
所述第三步进电机设置在所述固定部支架上，用于驱动所述下颈部进行运动，
所述上颈部与所述下颈部铰连接，
所述上颈部支架本体上还设置有上颈部连杆支座，该上颈部连杆支座上设置有第二连杆，该第二连杆通过第二曲柄与所述第二步进电机连接，
所述上颈部通过所述第二连杆在所述第二步进电机以及所述第二曲柄的带动下进行运动。
2.根据权利要求1所述的仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于：
其中，所述头部还具有下巴，该下巴与所述头上颚支架活动连接，
所述头上颚支架上还设置有驱动所述下巴进行运动的第四步进电机以及与该第四步进电机连接的第四曲柄，
所述下巴通过第四连杆与所述第四曲柄连接，在所述第四步进电机以及所述第四曲柄的带动下进行运动。
3.根据权利要求1所述的仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于：
其中，所述头上颚支架上还设置有头部连杆支座，该头部连杆支座上设置有第一连杆，该第一连杆通过第一曲柄与所述第一步进电机连接，
所述头部通过所述第一连杆在所述第一步进电机以及所述第一曲柄的带动下进行运动。
4.根据权利要求1所述的仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于：
其中，所述下颈部支架本体上还设置有下颈部连杆支座，该下颈部连杆支座上设置有第三连杆，该第三连杆通过第三曲柄与所述第三步进电机连接，
所述下颈部通过所述第三连杆在所述第三步进电机以及所述第三曲柄的带动下进行运动。
5.根据权利要求1所述的仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于：
其中，所述上颈部与所述头部以及所述固定部与所述下颈部之间的连接方式均为铰连接。
6.根据权利要求1所述的仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于：
其中，所述第一步进电机设置在所述上颈部支架上靠近所述头部的1/6～1/3处。
7.根据权利要求1所述的仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于：
其中，所述第二步进电机设置在所述下颈部支架上靠近所述上颈部的1/3～1/2处。
8.根据权利要求1所述的仿生机器人头颈部柔性结构，其特征在于：
其中，所述第三步进电机设置在所述固定部支架上靠近所述下颈部的1/6～1/3处。
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