本發(fā)明涉及一種機器人，特別涉及一種可彎曲機器人軀干機構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的家庭用機器人結(jié)構(gòu)比較簡單，其軀干大部分為柱狀形結(jié)構(gòu)，主要起支撐和固定頭部或手臂的作用，由于沒有類似人類的腰部或膝部結(jié)構(gòu)，因為無法像人類一樣具有彎曲、前傾或后仰的功能，因此也無法像人類一樣實現(xiàn)需要彎腰才能完成的復(fù)雜動作。而工業(yè)用的機器人雖然具有軀干彎曲的作用，但是其結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜、成本較高，無法直接移植到家庭服務(wù)用的機器人設(shè)計中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的家庭用機器人的軀干大多數(shù)為柱狀形，并不具有彎曲的結(jié)構(gòu)和功能的上述不足，提供一種可彎曲機器人軀干機構(gòu)。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種可彎曲機器人軀干機構(gòu)，包括軀干骨架，所述軀干骨架包括從上到下依次設(shè)置的上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架和下肢支撐骨架，所述上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架之間旋轉(zhuǎn)連接有腰關(guān)節(jié)，所述膝腰支撐骨架、下肢支撐骨架之間旋轉(zhuǎn)連接有膝關(guān)節(jié)。

該軀干機構(gòu)包括上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架、下肢支撐骨架，兩兩分別 通過腰關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，因此該軀干結(jié)構(gòu)可以形成類人類的腰部、膝部的彎曲結(jié)構(gòu)。該機構(gòu)不同于現(xiàn)有的大多數(shù)柱狀機器人軀干，可應(yīng)用于家庭服務(wù)機器人的軀干設(shè)計，使機器人具備類人的彎腰屈膝動作，在這一基礎(chǔ)上能夠極大豐富機器人未來功能的相關(guān)開發(fā)，具有廣泛的應(yīng)用。

優(yōu)選地，所述腰關(guān)節(jié)包括連接所述上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架的腰部諧波減速器，所述腰部諧波減速器一端適配有同步輪，所述同步輪由腰部直流電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

該腰關(guān)節(jié)采用腰部諧波減速器，配合同步輪和腰部直流電機驅(qū)動，能夠有效的控制上肢支撐骨架與膝腰支撐骨架的相對旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述腰部直流電機的輸出軸通過皮帶與所述同步輪連接，所述腰部直流電機與所述腰部諧波減速器錯位平行設(shè)置。

腰部直流電機與腰部諧波減速器錯位平行設(shè)置，相對于橫向設(shè)置在同一平面，能夠有效利用軀干結(jié)構(gòu)的空間，減少軀干機構(gòu)在橫向的占有空間。

優(yōu)選地，所述膝關(guān)節(jié)包括連接所述膝腰支撐骨架、下肢支撐骨架的膝部諧波減速器，所述膝部諧波減速器一端適配有同步輪，所述同步輪由膝部直流電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

該膝關(guān)節(jié)采用膝部諧波減速器，配合同步輪和膝部直流電機驅(qū)動，能夠有效、準(zhǔn)確的控制下肢支撐骨架與膝腰支撐骨架的相對旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述膝部直流電機的輸出軸通過皮帶與所述同步輪連接，所述膝部直流電機與所述膝部諧波減速器錯位平行設(shè)置。

膝部直流電機與膝部諧波減速器錯位平行設(shè)置，相對于橫向設(shè)置在同一平 面，能夠有效利用軀干結(jié)構(gòu)的空間，減少軀干機構(gòu)在橫向的占有空間。

優(yōu)選地，所述上肢支撐骨架包括兩片相互平行的左上肢支撐板和右上肢支撐板，所述左上肢支撐板和右上肢支撐板之間橫向固定有連接件。

上肢支撐骨架通過設(shè)置兩片相互平行的左上肢支撐板和右上肢支撐板，且二者橫向固連有連接件，在保證強度的基礎(chǔ)上，有效減輕了上肢支撐骨架的重量，提高了上肢支撐骨架的彎曲效率。

優(yōu)選地，所述膝腰支撐骨架包括兩片相互平行的左膝腰支撐板和右膝腰支撐板。

膝腰支撐骨架通過設(shè)置兩片相互平行的左膝腰支撐板和右膝腰支撐板，在保證強度和穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，有效減輕了膝腰支撐骨架的重量，提高了膝腰支撐骨架的彎曲效率。

優(yōu)選地，所述下肢支撐骨架包括兩片相互平行的左下肢支撐板和右下肢支撐板。

下肢支撐骨架通過設(shè)置兩片相互平行的左下肢支撐板和右下肢支撐板，在保證強度和穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，有效減輕了下肢支撐骨架的重量，提高了下肢支撐骨架的彎曲效率。

優(yōu)選地，所述上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架和下肢支撐骨架為鋁合金板，能夠有效減輕軀干機構(gòu)的重量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明所述一種可彎曲機器人軀干機構(gòu)，包括上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架、下肢支撐骨架，分別通過腰關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)連接實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，因此該軀干結(jié) 構(gòu)可以形成類人的腰部、膝部彎曲結(jié)構(gòu)，其不同于現(xiàn)有的大多數(shù)柱狀機器人軀干，可應(yīng)用于家庭服務(wù)機器人的軀干設(shè)計，使機器人具備類人的彎腰屈膝動作，在這一基礎(chǔ)上能夠極大豐富機器人未來功能的相關(guān)開發(fā)，具有廣泛的應(yīng)用；

2、該軀干機構(gòu)的腰關(guān)機、膝關(guān)節(jié)分別通過腰部諧波減速器、膝部諧波減速器配合同步輪、直流電機驅(qū)動上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架旋轉(zhuǎn)，效率較高、可靠性好；

3、該軀干機構(gòu)的上肢支撐骨架、膝腰支撐骨架和下肢支撐骨架均是通過左右兩個支撐板連接而成，在保證強度和穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，有效減輕了軀干的重量，提高了軀干的彎曲效率。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明所述一種可彎曲機器人軀干機構(gòu)的使用示意圖；

圖2為圖1中軀干機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為圖2的右視圖；

圖5為圖4中軀干機構(gòu)彎曲時的示意圖；

圖6為圖1中腰關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)中使用的U形組合件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：

1、上肢支撐骨架，11、左上肢支撐板，12、右上肢支撐板，13、連接件，2、膝腰支撐骨架，21、左膝腰支撐板，22、右膝腰支撐板，3、下肢支撐骨架，31、左下肢支撐板，32、右下肢支撐板，4、腰關(guān)節(jié)，41、腰部諧波減速器，42、 同步輪，43、皮帶，44、腰部直流電機，45、U形組合件，5、膝關(guān)節(jié)，51、膝部諧波減速器，52、同步輪，53、皮帶，54、膝部直流電機，55、連接件，56、U形組合件。

具體實施方式

下面結(jié)合試驗例及具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

如圖1-4所示，一種可彎曲機器人軀干機構(gòu)，包括軀干骨架，軀干骨架包括上肢支撐骨架1、膝腰支撐骨架2和下肢支撐骨架3，分別從上到下依次設(shè)置，其中上肢支撐骨架1、膝腰支撐骨架2之間旋轉(zhuǎn)連接有腰關(guān)節(jié)4，膝腰支撐骨架2、下肢支撐骨架3之間旋轉(zhuǎn)連接有膝關(guān)節(jié)5。

上述的腰關(guān)節(jié)4包括連接上肢支撐骨架1、膝腰支撐骨架2的腰部諧波減速器41，腰部諧波減速器41一端適配有同步輪42，同步輪42由腰部直流電機44驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。腰部直流電機44的輸出軸通過皮帶43與同步輪42連接，腰部直流電機44與腰部諧波減速器41錯位平行設(shè)置。

其中上肢支撐骨架1包括兩片相互平行的左上肢支撐板11、右上肢支撐板12，左上肢支撐板11和右上肢支撐板12之間橫向固定有連接件13，連接件13負責(zé)左上肢支撐板11、右上肢支撐板12下端的固定，連接件13左右兩端的螺孔與左上肢支撐板11、右上肢支撐板12下端的螺孔對齊，通過螺絲固定。

上述的膝關(guān)節(jié)5包括連接膝腰支撐骨架2、下肢支撐骨架3的膝部諧波減速器51，膝部諧波減速器51一端適配有同步輪52，同步輪52由膝部直流電機54 驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。膝部直流電機54與膝部諧波減速器51錯位平行設(shè)置，相對于橫向設(shè)置在同一平面，能夠有效利用軀干結(jié)構(gòu)的空間，減少軀干機構(gòu)在橫向的占有空間。

膝腰支撐骨架2包括兩片相互平行的左膝腰支撐板21和右膝腰支撐板22。左膝腰支撐板21的下端與連接件55的右上端打孔處通過螺絲固定，右膝腰支撐板22的下端與圖1中連接件55的左上端打孔處通過螺絲固定，即膝腰支撐骨架2以垂直于連接件55上平面的方式與其固定。

下肢支撐骨架3包括兩片相互平行的左下肢支撐板31和右下肢支撐板32。兩塊支撐板保持20cm平行，左下肢支撐板31和右下肢支撐板32分別對準(zhǔn)底盤中心螺孔進行固定，形成不活動端。下肢支撐骨架3與膝腰支撐骨架2之間通過連接件55進行連接。右下肢支撐板32的頂端圓孔處與連接件55的右下端圓孔處對準(zhǔn)，通過螺絲固定，形成法蘭結(jié)構(gòu)，左下肢支撐板31的頂端鏤空處與連接件55的左下端圓形打孔處對其，兩者之間留有一定距離，距離大小依據(jù)膝關(guān)節(jié)的膝部諧波減速器51的大小而定。

上述的連接件55與膝腰支撐骨架2的連接方式為：左膝腰支撐板21的下端與連接件55的右上端打孔處通過螺絲固定，右膝腰支撐板22的下端與連接件55的左上端打孔處通過螺絲固定，即膝腰支撐骨架2以垂直于連接件55上平面的方式與其固定。

膝腰支撐骨架2與上肢支撐骨架1的連接方式為：右上肢支撐板12的下端打孔處與右膝腰支撐板22上端打孔處對準(zhǔn)，且通過螺絲進行固定，形成另一個法蘭結(jié)構(gòu)，左上肢支撐板11的下端和左膝腰支撐板21之間的連接關(guān)系同連接件55左下端和左下肢支撐板31頂端的連接關(guān)系類似，即左上肢支撐板11下端 的打孔處與左膝腰支撐板21上端的打孔處對準(zhǔn)，兩者之間的距離和左下肢支撐板31與連接件55之間的距離一致，這是因為膝與腰兩關(guān)節(jié)選取同樣型號的諧波減速器。

由于膝關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)均采用“直流電機+諧波減速器”結(jié)構(gòu)。腰部關(guān)節(jié)4：腰部直流電機44通過U組合形件45固定在機器人軀干骨架上，即圖6中U組合形件45的上端部件通過螺絲固定在膝腰支撐骨架2之間，腰部直流電機44通過U行組合件45的下端部件和螺絲與U行組合件45的上端部件固定，從而實現(xiàn)直流電機固定在膝腰支撐骨架2之間。腰部諧波減速器41通過螺絲固定在左上肢支撐板11下端和左膝腰支撐板21上端之間，腰部諧波減速器41外齒圈與同步輪42嵌套連接，同步輪42與腰部直流電機44輸出軸舵盤通過皮帶43進行連接，從而構(gòu)成了腰部關(guān)節(jié)4。

膝部關(guān)節(jié)5：類似于腰部關(guān)節(jié)4，膝部直流電機51通過U行組合件56固定在機器人下肢支撐骨架3上，膝部諧波減速器51通過螺絲固定在左支撐板11下端與左下肢支撐板31上端之間，膝部直流電機54的輸出軸舵盤通過皮帶43與膝部同步輪52相連，同步輪52和膝部諧波減速器51外齒圈嵌套連接，從而形成膝部活動關(guān)節(jié)。右上肢支撐板12下端與右膝腰支撐板22上端，右膝腰支撐板22下端與右下肢支撐板32上端均通過法蘭軸承進行連接，且軸承中心與相應(yīng)的諧波減速器中心連線保持與底盤保持平行。

左上肢支撐板11、右上肢支撐板12之間的距離與左下肢支撐板31、右下肢支撐板32之間的距離相同，且左上肢側(cè)支撐板12與左下肢支撐板32保持垂直于底盤的同一條直線上，膝腰支撐骨架2之間的距離根據(jù)所采用膝部直流電機541以及膝部諧波減速器51的大小尺寸而定。

再將軀干機構(gòu)裝配在機器人上時，如圖1、5所示，機器人的軀干機構(gòu)與底盤呈垂直關(guān)系，且軀干上的下肢支撐骨架3與底盤成豎直固定連接狀態(tài)?？紤]到機器人的外形以及整體平衡性，機器人的腰部即腰關(guān)節(jié)4，可以實現(xiàn)上肢支撐骨架1前后30°的傾斜；膝部即膝關(guān)節(jié)5，可以實現(xiàn)膝腰支撐骨架2前后15°的傾斜，且可以通過控制方法實現(xiàn)兩者的同步運動，采用不同外形和控制方法，機器人可實現(xiàn)腰部前后90°，膝部前后45°的運動。

該軀干機構(gòu)不同于現(xiàn)有的大多數(shù)柱狀機器人軀干，可應(yīng)用于家庭服務(wù)機器人的軀干設(shè)計，使機器人具備類人的彎腰屈膝動作，在這一基礎(chǔ)上能夠極大豐富機器人未來功能的相關(guān)開發(fā)，具有廣泛的應(yīng)用。