專利名稱：一種仿人機器人的雙t型腰關節結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于機器人領域，涉及一種仿人機器人的雙T型腰關節結構。
背景技術：
迄今為止，世界上研制比較成功的機器人腰部大部分采用帶編碼器的電機 和諧波減速器作為機器人關節的驅動裝置。如日本的ASIMO， HRP-2,韓國的 KHR-3。腰關節是機器人上身和下肢連接的重要關節，而且在承受上身重量的 同時還需要克服因上身的不平衡帶來的影響，所以大多數機器人都是沒有腰的， 像ASIMO、 KHR-3也只有一個偏轉自由度。
中國專利CN1864942A公開了一種仿人機器人的腰結構，它具有腰俯仰和 中轉兩個自由度，但該結構的腰部剛性和電機連接上存在不足。

發明內容
本發明的目的是為充分考慮腰的剛性要求、電機使用壽命和傳動效率等因 素，而提出一種仿人機器人的雙T型腰關節結構。
本發明的仿人機器人的雙T型腰關節結構，包括腰中轉結構和腰俯仰結構 兩部分
腰中轉結構包括由平板和圓筒構成的T型腰主板，由同軸線裝置的第一剛 輪、第一波發生器和第一柔輪組成的中轉諧波減速器，由上部框架和下部圓筒 構成的腰中轉軸以及電機，中轉諧波減速器的第一剛輪固定于腰主板上，第一 剛輪的軸線與腰主板的圓筒軸線重合，電機帶有第一編碼器，通過電機法蘭固 定在腰中轉軸下部圓筒內，電機軸與電機軸套固接在一起，電機軸套與第一波 發生器通過鍵連接。在電機軸套的兩端分別有第一深溝球軸承和第二深溝球軸 承，腰中轉軸的下部圓筒置于腰主板的圓筒中，在腰中轉軸圓筒外壁和腰主板 圓筒內壁之間設有作軸向和徑向支撐的交叉滾子軸承和深溝球軸承；
腰俯仰結構包括圓筒和由同軸線裝置的第二剛輪、第二波發生器和第二柔 輪組成的俯仰諧波減速器，圓筒固定在腰中轉軸上部框架的一側，俯仰諧波減 速器的第二剛輪固定在腰中轉軸上部框架的另一側，第二剛輪和圓筒軸線重合， 第二波發生器與俯仰諧波減速器的輸入軸連接，輸入軸上安裝第一同步帶輪， 帶有第二編碼器的俯仰電機的機座與俯仰諧波減速器的外殼固定，俯仰電機軸 上安裝有第二同步帶輪，第一同步帶輪和第二同步帶輪通過同步帶相連，在俯 仰諧波減速器的輸出軸上安裝有右邊板，圓筒上通過軸承安裝有左邊板，右邊板和左邊板通過上面板相連。
本發明以腰主板為主的下T型結構和由腰中轉軸、左右邊板和腰上面板組
成的上T型結構共同構成了腰部的雙T型結構，兩個T型結構之間通過一個交 叉滾子軸承和一個深溝球軸承來實現相對轉動，交叉滾子軸承和深溝球軸承分 別承受兩個T型結構之間的軸向和徑向力。雙T型結構增強了腰部的整體強度 和剛度，擴大了腰部的運動范圍，可以承受上身重量及身體不平衡運動帶來的 影響，滿足了上身實施作業的要求。通過對電機軸的處理，可以有效的將運動 過程中產生的軸向和徑向力經過電機軸套傳遞到兩端的深溝球軸承上，規范了 電機的使用方法，延長了電機的使用壽命，同時保證轉軸的同軸度要求，使得 傳動的精度和效率都得到了保障，提高了整個系統的可靠性。


圖1是仿人機器人的雙T型腰關節結構剖視圖2是本發明的整體實體圖3是中轉諧波減速器示意圖。
上述圖中l.腰主板，2.中轉諧波減速器，3.第一剛輪，4.第一深溝球軸承，
5.電機軸套，6.第一波發生器，7.第一柔輪，8.交叉滾子軸承，9.腰中轉軸，10. 第二深溝球軸承，ll.電機法蘭，12.深溝球軸承，13.輸出軸，14.電機，15.第一 編碼器，16.左邊板，17.圓筒，18.上面板，19.俯仰諧波減速器，20.第二剛輪， 21.第二波發生器，22.第二柔輪，23.外殼，24.右邊板，25.第一同步帶輪，26.入 軸，27.第二編碼器，28.俯仰電機，29.機座，30.第二同步帶輪。
具體實施例方式
以下結合附圖進一歩說明本發明。
參照附圖，本發明的仿人機器人的雙T型腰關節結構包括腰中轉結構和腰 俯仰結構兩部分-
腰中轉結構包括由平板和圓筒構成的T型腰主板1，由同軸線裝置的第一剛 輪3、第一波發生器6和第一柔輪7組成的中轉諧波減速器2，由上部框架和下 部圓筒構成的腰中轉軸9以及電機14，中轉諧波減速器2的第一剛輪3固定于 腰主板1上，第一剛輪3的軸線與腰主板1的圓筒軸線pl重合，電機14帶有 第一編碼器15，通過電機法蘭11固定在腰中轉軸9下部圓筒內，電機14軸與 電機軸套5固接在一起，電機軸套5與第一波發生器6通過鍵連接，電機軸帶 動第一波發生器轉動，從而實現腰部中轉運動。在電機軸套5的兩端分別有第 一深溝球軸承4和第二深溝球軸承10，其中，第一深溝球軸承4用來防止電機軸套5端部的竄動，第二深溝球軸承10用來防止第一波發生器6產生的軸向力 對電機14造成損傷。腰中轉軸9的下部圓筒置于腰主板1的圓筒中，在腰中轉 軸9圓筒外壁和腰主板1圓筒內壁之間設有交叉滾子軸承8和深溝球軸承12, 交叉滾子軸承8主要用來承受腰中轉軸9的軸向力，深溝球軸承12主要用來承 受腰中轉軸9的徑向力。腰中轉軸9通過交叉滾子軸承8和深溝球軸承12與腰 主板1圓筒保持同軸旋轉。
腰俯仰結構包括圓筒17和由同軸線裝置的第二剛輪20、第二波發生器21 和第二柔輪22組成的俯仰諧波減速器19，圓筒17固定在腰中轉軸9上部框架 的一側，俯仰諧波減速器19的第二剛輪20固定在腰中轉軸9上部框架的另一 側，第二剛輪20和圓筒17軸線p2重合，第二波發生器21與俯仰諧波減速器 19的輸入軸26連接，輸入軸26上安裝第一同步帶輪25，帶有第二編碼器27 的俯仰電機28的機座29與俯仰諧波減速器19的外殼23固定，俯仰電機28軸 上安裝有第二同步帶輪30，第一同步帶輪25和第二同步帶輪30通過同步帶相 連，可將運動傳遞到輸入軸26上，帶動第二波發生器21和第二柔輪22轉動， 從而實現腰俯仰運動。
在俯仰諧波減速器19的輸出軸13上安裝有右邊板24，圓筒17上通過軸承 安裝有左邊板16，右邊板24和左邊板16通過上面板18相連，它們和腰中轉軸 9共同構成腰俯仰T型結構，使得剛性有明顯提高。
權利要求
1、一種仿人機器人的雙T型腰關節結構，其特征在于包括腰中轉結構和腰俯仰結構兩部分腰中轉結構包括由平板和圓筒構成的T型腰主板(1)，由同軸線裝置的第一剛輪(3)、第一波發生器(6)和第一柔輪(7)組成的中轉諧波減速器(2)，由上部框架和下部圓筒構成的腰中轉軸(9)以及電機(14)，中轉諧波減速器(2)的第一剛輪(3)固定于腰主板(1)上，第一剛輪(3)的軸線與腰主板(1)的圓筒軸線(p1)重合，電機(14)帶有第一編碼器(15)，通過電機法蘭(11)固定在腰中轉軸(9)下部圓筒內，電機(14)軸與電機軸套(5)固接在一起，電機軸套(5)與第一波發生器(6)通過鍵連接。在電機軸套(5)的兩端分別有第一深溝球軸承(4)和第二深溝球軸承(10)，腰中轉軸(9)的下部圓筒置于腰主板(1)的圓筒中，在腰中轉軸(9)圓筒外壁和腰主板(1)圓筒內壁之間設有作軸向和徑向支撐的交叉滾子軸承(8)和深溝球軸承(12)；腰俯仰結構包括圓筒(17)和由同軸線裝置的第二剛輪(20)、第二波發生器(21)和第二柔輪(22)組成的俯仰諧波減速器(19)，圓筒(17)固定在腰中轉軸(9)上部框架的一側，俯仰諧波減速器(19)的第二剛輪(20)固定在腰中轉軸(9)上部框架的另一側，第二剛輪(20)和圓筒(17)軸線(p2)重合，第二波發生器(21)與俯仰諧波減速器(19)的輸入軸(26)連接，輸入軸(26)上安裝第一同步帶輪(25)，帶有第二編碼器(27)的俯仰電機(28)的機座(29)與俯仰諧波減速器(19)的外殼(23)固定，俯仰電機(28)軸上安裝有第二同步帶輪(30)，第一同步帶輪(25)和第二同步帶輪(30)通過同步帶相連，在俯仰諧波減速器(19)的輸出軸(13)上安裝有右邊板(24)，圓筒(17)上通過軸承安裝有左邊板(16)，右邊板(24)和左邊板(16)通過上面板(18)相連。
全文摘要
本發明的仿人機器人的雙T型腰關節結構包括腰中轉結構和腰俯仰結構兩部分。腰中轉結構包括T型腰主板，中轉諧波減速器，腰中轉軸和電機；腰俯仰結構包括俯仰諧波減速器；利用諧波減速器差齒傳動的原理實現腰關節的中轉和俯仰運動。本發明整個腰部采用雙T型結構，雙T型結構增強了腰部的整體強度和剛度，擴大了腰部的運動范圍，可以承受上身重量及身體不平衡運動帶來的影響，滿足了上身實施作業的要求。本發明重量輕，結構緊湊，傳動精度高，該仿人機器人的腰部結構可滿足大范圍的中轉、俯仰運動和快速響應要求。
文檔編號B25J17/00GK101579860SQ200910099370
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者周建軍, 張大松, 朱秋國, 蓉 熊, 健 褚 申請人:浙江大學