一种消除重力扭矩的三自由度仿生眼颈部机构的制作方法

本发明涉及仿生机器人技术领域，特别涉及一种三自由度仿生眼颈部机构。

背景技术：

随着机器人技术的不断发展，用户对仿生眼机器人的动作要求也逐渐提高，要求仿生眼机器人颈部机构能具有人体颈部具有的三个自由度。现在已提出的仿生眼机器人颈部机构大多只具有一个或两个自由度，剩下的具有三个自由度的颈部机构也有结构复杂，体积大的缺点，同时负载重力产生的扭矩对驱动电机工作效率的不良影响也是亟待解决的问题。

对现有技术文献的检索发现，专利cn103831828a提出了一种机器人颈部结构，保持机器人颈部比例协调，减小了体积，但是仍具有内部结构繁琐的缺点，而且由负载重力产生的扭矩会对驱动电机工作增加负荷，影响电机工作可靠性；专利cn107160413a提出了一种仿人头颈部机器人，可以实现头部三个自由度的动作，且结构简单，体积小，但是由负载重力产生的扭矩会影响电机驱动的效率。

技术实现要素：

本发明的目的是：为解决现有技术的不足，提供一种消除重力扭矩的三自由度仿生眼颈部机构。

本发明的技术方案是：一种消除重力扭矩的三自由度仿生眼颈部机构，包括：用于带动颈部实现扭头动作的第一电机，用于带动颈部实现摇头动作的第二电机以及用于带动颈部实现点头动作的第三电机；所述第一电机、第二电机、第三电机输出轴的中心轴线在空间上两两正交；

所述第一电机所驱动的负载的重心位于所述第一电机输出轴的中心轴线上；

所述第二电机所驱动的负载的重心位于所述第二电机输出轴的中心轴线上；

所述第三电机所驱动的负载的重心位于所述第三电机输出轴的中心轴线上。

所述第一电机固定安装在第一机架上，所述第一电机的输出轴直接与固接有第二电机的第二机架连接；所述第二电机的输出轴直接与固接有第三电机的第三机架连接；左右两端安装有仿生眼球的支撑架直接与所述第三电机的输出轴连接。

所述仿生眼球中设有一个以上图像传感器。

有益效果：

(1)第一电机、第二电机、第三电机的输出轴中心轴线在空间上两两正交，实现了颈部机构的三自由度，同时第一电机所驱动的第二机架及其连动机构部分的重心在第一电机输出轴的中心轴线上，则第一电机所驱动的负载的重力扭矩不会对其工作产生影响，同理，第二、第三电机采用同样的安装方式，消除了负载的重力产生的扭矩，增加了电机工作可靠性。

(2)本发明中的电机输出轴直接与待转动机构部分连接，不经过其他连动机构连接，增加了电机驱动效率，整体结构简单，体积小，可以在机构上安装人脸模型，提高仿生眼机器人的仿人程度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参见附图1、2，一种消除重力扭矩的三自由度仿生眼颈部机构，包括：用于实现扭头(头部绕颈部的转动)动作的第一电机1，用于实现摇头(头部以颈部为中心左右摆动)动作的第二电机5以及用于实现点头动作的第三电机9；

第一电机1、第二电机5、第三电机9输出轴的中心轴线在空间上两两正交，用于实现颈部机构的三个自由度；

第一电机1固定安装在第一机架2上，且第一电机1的输出轴与第二机架3连接，则在第一电机1的驱动下，带动第二机架3及与其连动的部件绕第一电机输出轴轴线的转动，从而实现扭头动作；第二机架3及与其连动的部件作为第一电机1的负载，该负载的重心位于第一电机1输出轴的中心轴线上，则第一电机1所驱动的负载的重力扭矩不会对其工作产生影响；

第二电机5固定安装在第二机架3上，且第二电机5的输出轴与第三机架4连接，则在第二电机5的驱动下，带动第三机架4及与其连动的部件绕第二电机输出轴轴线的转动，从而实现摇头动作；第三机架4及与其连动的部件作为第二电机5的负载，该负载的重心位于第二电机5输出轴的中心轴线上，则第二电机5所驱动的负载的重力扭矩不会对其工作产生影响；

第三电机9固定安装在第三机架4上，第三电机9的输出轴与支撑架8相连，支撑架8的左右两端均安装有仿生眼球6，在第三电机9的驱动下，带动支撑架绕第三电机输出轴轴线的转动，从而可实现点头动作；安装有仿生眼球6的支撑架8作为第三电机9的负载，该负载的重心位于第三电机9输出轴的中心轴线上，则第三电机9所驱动的负载的重力扭矩不会对其工作产生影响。

进一步的，在支撑架8左右两侧的仿生眼球6中各设有一个或两个图像传感器7，并可以在本发明上安装人脸模型，提高仿生眼机器人的仿人程度。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及仿生机器人技术领域，特别涉及一种三自由度仿生眼颈部机构。一种消除重力扭矩的三自由度仿生眼颈部机构，其技术方案是：第一电机的输出轴与第二机架连接，且第一电机所驱动的负载的重心位于第一电机输出轴的中心轴线上；第二电机的输出轴与第三机架连接，且第三机架所驱动的负载的重心位于第二电机输出轴的中心轴线上；左右安装有仿生眼球的支撑架与第三电机的输出轴连接，且支撑架所驱动的负载的重心位于第三电机输出轴的中心轴线上。本发明中三个电机驱动实现颈部的三自由度，同时，三个电机输出轴中心轴线空间上两两正交，负载的重心分别在其输出轴的中心轴线上，消除了负载重力产生的扭矩，增加了电机驱动的可靠性。

技术研发人员：陈晓鹏;刘贵林;樊迪;汪常进;张陶然;田野;张伟民;程炜;刘培志;金铉憂;黄强
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2017.11.30
技术公布日：2018.04.20