0044]图8为图6中的部分组装的十自由度机器人的示意图；
[0045]图9为图6中的组装后的十自由度机器人的示意图；以及
[0046]图10为根据本发明的实施例的十自由度机器人的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图详细描述本发明的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
[0048]在本文中，自由度为机械系统已有术语，其表示:根据机械原理，机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目(亦即为了使机构的位置得以确定，必须给定的独立的广义坐标的数目)，称为机构自由度，其数目常以F表示。运动副为已有术语，其表示:两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。
[0049]下面首先介绍根据本发明的实施例的十自由度机器人，根据本发明总体上的发明构思，如图4所示，提供了一种十自由度机器人100，所述十自由度机器人100包括:头部51;左立臂55和右立臂；左手臂和右手臂；左脚臂和右脚臂；以及多个关节1-10，所述多个关节1-10为左手臂、右手臂、左脚臂和右脚臂提供活动自由度。
[0050]如图1-3所示，在图示的实施例中，所述多个关节1-10包括且仅包括十个关节1-10，分别为右手臂肩关节1、左手臂肩关节2、右手臂腕关节3、左手臂腕关节4、右脚臂膝关节
5、左脚臂膝关节6、右脚臂第一踝关节7、左脚臂第一踝关节8、右脚臂第二踝关节9和左脚臂第二踝关节10;其中所述左手臂包括左上手臂53和左下手臂54，并且所述右手臂包括右上手臂和右下手臂；所述左脚臂包括左L形构件56和左脚板57，并且所述右脚臂包括右L形构件和右脚板;所述右上手臂通过右手臂肩关节I与右立臂的上端枢转连接，所述左上手臂53通过左手臂肩关节2与左立臂55的上端枢转连接;所述右下手臂通过右手臂腕关节3与右上手臂枢转连接，所述左下手臂54通过左手臂腕关节4与左上手臂53枢转连接;所述右L形构件的上端通过右脚臂膝关节5与右立臂的下端枢转连接，所述左L形构件56的上端通过左脚臂膝关节6与左立臂55的下端枢转连接;所述右脚板通过右脚臂第一踝关节7和右脚臂第二踝关节9与右L形构件的下端枢转连接，以便为右脚板提供两个方向上的枢转自由度，所述左脚板57通过左脚臂第一踝关节8和左脚臂第二踝关节10与左L形构件56的下端枢转连接，以便为左脚板57提供两个方向上的枢转自由度。
[0051]对于本发明的优化人形机器人系统，全身采用10自由度设计(脚部采用6自由度，手部米用4自由度)。
[0052]通过关节的机械布局试验和实物样机试验，根据本发明的实施例的十自由度机器人在满足下述位置关系时具有较好的稳定性，如图5所示:所述十自由度机器人100呈左右对称结构，其中:
[0053]a-左手臂腕关节中心到机器人中心面的距离；
[0054]b_左手臂肩关节末端到机器人中心面的距离；
[0055]C-左手臂肩关节中心到左脚臂膝关节中心的距离；
[0056]d-左脚臂膝关节末端到机器人中心面的距离；
[0057]e-连接左脚臂膝关节与左脚臂踝关节的左L形构件的第一边长；
[0058]f-连接左脚臂膝关节与左脚臂踝关节的左L形构件的第二边长；
[0059]g-连接左脚臂膝关节与左脚臂踝关节的左L形构件的夹角，
[0060]所述十自由度机器人100的结构布局如下:
[0061 ] a:c = 0.43-0.63；
[0062]b:c = 1.05-1.25；
[0063]d:c = 1.10-1.30；
[0064]e: c = 0.20-0.30;
[0065]f:c = 0.35-0.45;以及
[0066]g = 100-120度。
[0067]在优选的实施例中，所述十自由度机器人100的结构布局如下:
[0068]a:c = 0.53；
[0069]b: C = 1.15 ；
[0070]d: C = 1.20；
[0071]e: c = 0.25 ；
[0072]f:c = 0.40;以及
[0073]g = no 度。
[0074]在本发明的实施例中，所述十自由度机器人100还包括电源(未示出)、控制电路板61和导线(未示出)，并且所述十个关节1-10中的每个均包括电机，其中电源与电机之间、控制电路板61与电机之间、以及电源与控制电路板61之间均通过导线连接，并且其中所述控制电路板61设置在所述十自由度机器人100的背侧上。
[0075]在优选的实施例中，如图4所示，所述电机容纳在左立臂55、右立臂、左手臂、右手臂、左脚臂或右脚臂中。所述头部51、左立臂55、右立臂、左上手臂53、左下手臂54、右上手臂、右下手臂、左L形构件56、右L形构件、左脚板57和右脚板均由平板拼插块通过拼插形成。
[0076]在进一步优选的实施例中，如图3所示，所述左立臂55和右立臂均为L形构件，并且所述左立臂55和右立臂的L形构件的长边与短边之间的夹角在100-120度范围内。左立臂55、右立臂的L形构件在下端与左脚臂、右脚臂的L形构件结合，左立臂55、右立臂的L形构件呈正“L”形，左脚臂、右脚臂的L形构件呈倒“L”形，使得结合后的机器人整体呈近似“S”形，其中心被约束在“S”形内部，从而为机器人提供稳定的支撑。
[0077]在进一步优选的实施例中，如图4所示，所述左脚板57和右脚板均为方块状板。方块状板为机器人提供稳定的支撑。
[0078]在进一步优选的实施例中，如图4所示，所述十自由度机器人100还包括一个或多个前胸板52，所述一个或多个前胸板52设置在左立臂55和右立臂前侧并且覆盖左立臂55和右立臂。
[0079]本发明(优化人形机器人系统)的系统方案适用于在前述比例区间内的任意大小的人形机器人系统，例如，可以设计成高为30cm的机器人，也可以设计成高为1.5m的机器人，本发明并不对此加以限制。
[0080]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种十自由度机器人的制造方法，下面参考附图6-10介绍十自由度机器人的制造方法:
[0081]根据本发明的实施例的十自由度机器人100的制造方法，其中所述十自由度机器人100包括:头部51;左立臂55和右立臂；左手臂和右手臂；左脚臂和右脚臂；以及多个关节1-10，所述多个关节1-10为左手臂、右手臂、左脚臂和右脚臂提供活动自由度。需要说明的是，本发明的十自由度机器人可以为前述任一实施例的十自由度机器人。所述制造方法包括:设计十自由度机器人100的部件;制作十自由度机器人100的部件；以及组装十自由度机器人100的部件。
[0082]在所述制造方法中，设计十自由度机器人100的部件的步骤包括:根据十自由度机器人100的每一个部件的形状，将十自由度机器人100的每一个部件设计成由多个片状件构成;在每一个片状件上设计拼插特征，所述拼插特征包括凸片或凹槽，其中凹槽用于接纳片状件或片状件上的凸片;将所有片状件布局在二维平面上，对每一个片状件进行优化，并优化片状件在二维平面上的布局。
[0083]进一步地，在设计十自由度机器人100的部件的步骤之后，制作十自由度机器人100的部件的步骤包括:提供平面拼插母板200，优选地平面拼插母板200选用厚度为2mm、材料为ABS塑料的板材，根据片状件在二维平面上的布局，采用线切割的方式一次切割所有片状件，得到多个二维拼插件201。进一步地，组装十自由度机器人100的部件的步骤包括:组装二维拼插件得到每一个部件;组装每一个部件得到十自由度机器人100。
[0084]根据本发明的制造方法，十自由度机器人的制造采用拼插方法进行，避免了使用模具制造所带来的成本高、周期长、制作过程复杂