一种可全向自由移动的拟人髋部结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可全向自由移动的拟人髋部结构，所述髋部结构通过设置多个动力输出单元、无滑差传输带、以及柔性棘轮降速器的巧妙配合，实现了3个摆动方向的回旋中线相互正交，扩大了拟人设备腿部的工作运动范围，结构紧凑，输出扭矩大，承载能力强，灵活性高，提高了拟人设备的动力性能。
【专利说明】一种可全向自由移动的拟人髋部结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及拟人设备领域，尤其涉及一种可全向自由移动的拟人髋部结构。
【背景技术】
[0002]髋部结构是拟人行走设备的关键部分之一，是两条腿的连接部件，也是上身的支撑部件，同时需要集成双腿驱动、上身驱动等多个方向的驱动元件。髋部结构的机械效率与驱动效率直接影响了整个结构整体的控制与能量消耗。
[0003]拟人行走设备的髋部结构属于三向球体结构，在仿生机构设计中可采用分别以空间三个相互垂直方向为轴的单向旋转结构来替代，但是这种结构设计方法比较复杂，而且在拟人设备的直线行走中，只有纵向平面内的俯仰旋转方向起着重要作用，其他两个方向的旋转只在拟人设备转弯及一些特殊姿态起重要作用。但是现有技术中的髋部结构设计存在动力不足、承载能力低以及三向结构配合不够灵活的缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0005]根据本发明的实施方式，提出一种可全向自由移动的拟人髋部结构，所述结构包括:第一动力输出单元、第一主动无滑差传输带传动轮、第一无滑差传输带、第一协动无滑差传输带传动轮、第一柔性棘轮降速器、第一腔体、第二腔体、第二动力输出单元、第二主动无滑差传输带传动轮、第二无滑差传输带、第二协动无滑差传输带传动轮、第三柔性棘轮降速器、第三主动无滑差传输带传动轮、第三无滑差传输带、第三协动无滑差传输带传动轮、第三动力输出单元、腿部单元、第三腔体、第二柔性棘轮降速器；
[0006]所述第一动力输出单元固定在第一腔体上，第一动力输出单元的输出轴上连接第一主动无滑差传输带传动轮，第一协动无滑差传输带传动轮连接在第一柔性棘轮降速器的输入轴上，第一无滑差传输带紧绕在第一主动无滑差传输带传动轮与第一协动无滑差传输带传动轮上，第一柔性棘轮降速器与第一腔体紧固连接，第一柔性棘轮降速器与第二腔体相连接，第二动力输出单元固定在第二腔体上，第二动力输出单元的输出轴上连接第二主动无滑差传输带传动轮，第二协动无滑差传输带传动轮连接在第二柔性棘轮降速器的输入轴上，第二无滑差传输带紧绕在第二主动无滑差传输带传动轮与第二协动无滑差传输带传动轮上，第二柔性棘轮降速器与第三腔体相固定，第二柔性棘轮降速器的输出端面与第二腔体连接，第三动力输出单元固定在腿部单元上，第三动力输出单元的输出轴连接第三主动无滑差传输带传动轮，第三协动无滑差传输带传动轮连接在第三柔性棘轮降速器的输入轴上，第三无滑差传输带紧绕在第三主动无滑差传输带传动轮与第三协动无滑差传输带传动轮上，第三柔性棘轮降速器与腿部单元相连接，第三柔性棘轮降速器的输出端面与第三腔体相连接。
[0007]根据本发明的实施方式，所述的第一柔性棘轮降速器的中心轴线、第二柔性棘轮降速器的中心轴线、第三柔性棘轮降速器的中心轴线构成了髋部结构3个摆动方向的回旋中线，而且相互之间垂直正交于同一点上，该点位于第二柔性棘轮降速器的中心轴线上。
[0008]根据本发明的实施方式，所述的第三柔性棘轮降速器相对于第二柔性棘轮降速器的中心轴线为悬臂布置结构，而且是通过第三腔体实现连接的。
[0009]根据本发明的实施方式，所述第三腔体，是一个带大、小凸缘的十字形套管。
[0010]根据本发明的实施方式，所述第三腔体的大凸缘与第二柔性棘轮降速器相固定，第三腔体的小凸缘与第三柔性棘轮降速器的输出端面相连接。
[0011]本发明中，第一动力输出单元的输出轴将动力通过第一无滑差传输带传动输入给第一柔性棘轮降速器，第一柔性棘轮降速器将动力输出给第二腔体，使第二腔体绕第一柔性棘轮降速器的中心轴线产生回旋摆动；第二动力输出单元的输出轴将动力通过第二无滑差传输带传动输入给第二柔性棘轮降速器，第二柔性棘轮降速器将动力输出给第三腔体，使第三腔体绕第二柔性棘轮降速器的中心轴线产生回旋摆动；第三动力输出单元的输出轴将动力通过第三无滑差传输带传动输入给第三柔性棘轮降速器，第三柔性棘轮降速器将动力输出给腿部单元，使腿部单元绕第三柔性棘轮降速器的中心轴线产生回旋摆动。
[0012]与现有技术相比，本发明有益效果是:所述髋部结构通过设置多个动力输出单元、无滑差传输带、以及柔性棘轮降速器的巧妙配合，实现了 3个摆动方向的回旋中线相互正交，扩大了拟人设备腿部的工作运动范围，由于髋部结构3个摆动方向都采用动力输出单元与柔性棘轮降速器相结合组成的传动系统，结构紧凑，输出扭矩大，承载能力强，灵活性闻，提闻了拟人设备的动力性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0014]图1示出了根据本发明实施方式的可全向自由移动的拟人髋部结构示意图一；
[0015]图2示出了根据本发明实施方式的可全向自由移动的拟人髋部结构示意图二 ；
[0016]图3示出了根据本发明实施方式的可全向自由移动的拟人髋部结构示意图三。
【具体实施方式】
[0017]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0018]根据本发明的实施方式，提出一种可全向自由移动的拟人髋部结构，如图1、图2和图3所示，所述髋部结构包括:第一动力输出单元1、第一主动无滑差传输带传动轮2 -1、第一无滑差传输带2 - 2、第一协动无滑差传输带传动轮2 - 3、第一柔性棘轮降速器3、第一腔体4、第二腔体5、第二动力输出单元6、第二主动无滑差传输带传动轮7 - 1、第二无滑差传输带7 - 2、第二协动无滑差传输带传动轮7 - 3、第三柔性棘轮降速器8、第三主动无滑差传输带传动轮9 -1、第三无滑差传输带9 - 2、第三协动无滑差传输带传动轮9 - 3、第三动力输出单元10、腿部单元11、第三腔体12、第二柔性棘轮降速器13。
[0019]以上零部件之间的连接关系为:第一动力输出单元I用螺钉固定在第一腔体4上，第一动力输出单元I的输出轴上用紧定螺钉连接了第一主动无滑差传输带传动轮2 - 1，第一协动无滑差传输带传动轮2-3用紧定螺钉连接在第一柔性棘轮降速器3的输入轴上，第一无滑差传输带2 - 2紧绕在第一主动无滑差传输带传动轮2 -1与第一协动无滑差传输带传动轮2 - 3上，第一柔性棘轮降速器3的固定凸缘用螺钉与第一腔体4紧固连接，第一柔性棘轮降速器3的输出端面用螺钉与第二腔体5相连接，第二动力输出单元6用螺钉固定在第二腔体5上，第二动力输出单元6的输出轴上用紧定螺钉连接了第二主动无滑差传输带传动轮7 -1，第二协动无滑差传输带传动轮7-3用紧定螺钉连接在第二柔性棘轮降速器13的输入轴上，第二无滑差传输带7 - 2紧绕在第二主动无滑差传输带传动轮7 -1与第二协动无滑差传输带传动轮7-3上，第二柔性棘轮降速器13的腔体用螺钉与第三腔体12的大凸缘相固定，第二柔性棘轮降速器13的输出端面与第二腔体5螺钉连接，第三动力输出单元10用螺钉固定在腿部单元11上，第三动力输出单元10的输出轴上用紧定螺钉连接了第三主动无滑差传输带传动轮9 -1，第三协动无滑差传输带传动轮9-3用紧定螺钉连接在第三柔性棘轮降速器8的输入轴上，第三无滑差传输带9-2紧绕在第三主动无滑差传输带传动轮9 -1与第三协动无滑差传输带传动轮9 - 3上，第三柔性棘轮降速器8的固定凸缘用螺钉与腿部单元11相连接，第三柔性棘轮降速器8的输出端面用螺钉与第三腔体12的小凸缘相连接。
[0020]所述的第一柔性棘轮降速器3的中心轴线、第二柔性棘轮降速器13的中心轴线、第三柔性棘轮降速器8的中心轴线构成了髋部结构3个摆动方向的回旋中线，而且相互之间垂直正交于同一点上，该点位于第二柔性棘轮降速器13的中心轴线上。
[0021]所述的第三柔性棘轮降速器8相对于第二柔性棘轮降速器13的中心轴线为悬臂布置结构，而且是通过一个带大、小凸缘的十字形套管即第三腔体12实现连接的。
[0022]本实施方式中，第一动力输出单兀I的输出轴将动力通过第一无滑差传输带传动2输入给第一柔性棘轮降速器3,第一柔性棘轮降速器3将动力输出给第二腔体5,使第二腔体5绕第一柔性棘轮降速器3的中心轴线产生回旋摆动，摆动的角度范围为:-45°，+45° ;第二动力输出单元6的输出轴将动力通过第二无滑差传输带传动7输入给第二柔性棘轮降速器13，第二柔性棘轮降速器13将动力输出给第三腔体12，使第三腔体12绕第二柔性棘轮降速器13的中心轴线产生回旋摆动，摆动的角度范围为:-40°，+20° ;第三动力输出单元10的输出轴将动力通过第三无滑差传输带传动9输入给第三柔性棘轮降速器8，第三柔性棘轮降速器8将动力输出给腿部单元11，使腿部单元11绕第三柔性棘轮降速器8的中心轴线产生回旋摆动，摆动的角度范围为:-130°，+40°。
[0023]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种可全向自由移动的拟人髋部结构，所述结构包括:第一动力输出单元、第一主动无滑差传输带传动轮、第一无滑差传输带、第一协动无滑差传输带传动轮、第一柔性棘轮降速器、第一腔体、第二腔体、第二动力输出单元、第二主动无滑差传输带传动轮、第二无滑差传输带、第二协动无滑差传输带传动轮、第三柔性棘轮降速器、第三主动无滑差传输带传动轮、第三无滑差传输带、第三协动无滑差传输带传动轮、第三动力输出单元、腿部单元、第三腔体、第二柔性棘轮降速器； 所述第一动力输出单元固定在第一腔体上，第一动力输出单元的输出轴上连接第一主动无滑差传输带传动轮，第一协动无滑差传输带传动轮连接在第一柔性棘轮降速器的输入轴上，第一无滑差传输带紧绕在第一主动无滑差传输带传动轮与第一协动无滑差传输带传动轮上，第一柔性棘轮降速器与第一腔体紧固连接，第一柔性棘轮降速器与第二腔体相连接，第二动力输出单元固定在第二腔体上，第二动力输出单元的输出轴上连接第二主动无滑差传输带传动轮，第二协动无滑差传输带传动轮连接在第二柔性棘轮降速器的输入轴上，第二无滑差传输带紧绕在第二主动无滑差传输带传动轮与第二协动无滑差传输带传动轮上，第二柔性棘轮降速器与第三腔体相固定，第二柔性棘轮降速器的输出端面与第二腔体连接，第三动力输出单元固定在腿部单元上，第三动力输出单元的输出轴连接第三主动无滑差传输带传动轮，第三协动无滑差传输带传动轮连接在第三柔性棘轮降速器的输入轴上，第三无滑差传输带紧绕在第三主动无滑差传输带传动轮与第三协动无滑差传输带传动轮上，第三柔性棘轮降速器与腿部单元相连接，第三柔性棘轮降速器的输出端面与第三腔体相连接。
2.一种如权利要求1所述的结构，所述的第一柔性棘轮降速器的中心轴线、第二柔性棘轮降速器的中心轴线、第三柔性棘轮降速器的中心轴线构成了髋部结构3个摆动方向的回旋中线，而且相互之间垂直正交于同一点上，该点位于第二柔性棘轮降速器的中心轴线上。
3.—种如权利要求2所述的结构，所述的第三柔性棘轮降速器相对于第二柔性棘轮降速器的中心轴线为悬臂布置结构，而且是通过第三腔体实现连接的。
4.一种如权利要求3所述的结构，所述第三腔体，是一个带大、小凸缘的十字形套管。
5.一种如权利要求4所述的结构，所述第三腔体的大凸缘与第二柔性棘轮降速器相固定，第三腔体的小凸缘与第三柔性棘轮降速器的输出端面相连接。
【文档编号】B25J17/00GK104128930SQ201410366485
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】陈雪飞 申请人:杭州沪清科技有限公司