一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节的制作方法

本发明主要涉及机器人柔性关节领域，特指一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节。

背景技术：

柔性机器人是机器人领域的研究热点之一，柔性机器人设计中最为重要的是柔性关节的设计。现有技术中机器人关节的设计均为刚性关节，无法模拟人类的复杂关节运动特征，而且更为重要的是，刚性关节因磨损严重所导致寿命不足，还常常导致关节振动严重。因此，设计一种能够模拟人类颈部运动的柔性颈关节具有相当重要的价值。

技术实现要素：

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、隔振效果良好、可应用于柔性机器人中、实现机器人头部左右晃动与前后点头的柔性颈关节。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节，它包括第一连接件、第二连接件和装设于所述第一连接件与所述第二连接件之间的支撑柱。

所述第一连接件的底部开设有半球形凹槽，所述支撑柱的双端设有球形凸头，所述半球形凹槽与所述球形凸头之间采用磁性吸附的方式装设，二者之间还装设有可以发生压缩弹性变形的弹性垫层；所述支撑柱的四周依次装设有两端分别连接所述第一连接件与所述第二连接件的钢丝绳A、预紧螺旋弹簧B、预紧螺旋弹簧A和钢丝绳B。

所述钢丝绳A与所述预紧螺旋弹簧A关于所述支撑柱沿铅垂方向对称装设；所述预紧螺旋弹簧B与所述钢丝绳B关于所述支撑柱沿斜交铅垂方向成45度的倾斜方向装设。

可以驱动所述钢丝绳A沿滑环A滑动的驱动机构A与可以驱动所述钢丝绳B沿滑块B滑动的驱动机构B均固定装设于所述第二连接件的顶面。

所述预紧螺旋弹簧A与所述预紧螺旋弹簧B始终处于拉伸受力状态。

进一步的，所述滑环A与所述滑环B均固定装设于所述第二连接件上。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节具有两个转动自由度，固定装设于第二连接件上的支撑柱的上端采用磁性吸附的方式装设于第一连接件的半球形凹槽内，且凹槽内设有可发生弹性变形的弹性垫层，当第一连接件相对于第二连接件转动时，弹性垫层的微小变形消除了固定的转动中心，从而增加了关节处的柔性。

(2)本发明的一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节，还设有预紧螺旋弹簧和钢丝绳，通过钢丝绳的滑动与弹簧力的工作作用实现第一连接件与第二连接件的左右转动和前后转动。由此可知，本发明的颈关节具有一定的柔性，结构简单、隔振效果良好、可应用于柔性机器人中用作柔性机器人的颈关节。

附图说明

图1是本发明的一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节的主视图。

图2是本发明的一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节的左视图。

图中，10—第一连接件；20—第二连接件；3—支撑柱；31—球形凸头；32—弹性垫层；4—预紧螺旋弹簧A；5—钢丝绳A；50—滑环A；6—钢丝绳B；60—滑环B；7—预紧螺旋弹簧B；8—驱动机构A；9—驱动机构B。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明的一种能够左右晃动与前后点头的仿人柔性颈关节，包括第一连接件10、第二连接件20和装设于第一连接件10与第二连接件20之间的支撑柱3。

参见图1和图2所示，第一连接件10的底部开设有半球形凹槽，支撑柱3的双端设有球形凸头31，半球形凹槽与球形凸头31采用磁性吸附的方式装设，二者之间还装设有可以发生压缩弹性变形的弹性垫层32；支撑柱3的四周依次装设有两端分别连接第一连接件10与第二连接件20的钢丝绳A5、预紧螺旋弹簧B7、预紧螺旋弹簧A4和钢丝绳B6。

参见图1和图2所示，钢丝绳A5与预紧螺旋弹簧A4关于支撑柱3沿铅垂方向对称装设；预紧螺旋弹簧B7与钢丝绳B6关于支撑柱3沿斜交铅垂方向成45度的倾斜方向装设。

参见图1和图2所示，可以驱动钢丝绳A5沿滑环A50滑动的驱动机构A8与可以驱动钢丝绳B6沿滑块B60滑动的驱动机构B9均固定装设于第二连接件20的顶面。

参见图1和图2所示，预紧螺旋弹簧A4与预紧螺旋弹簧B7始终处于拉伸受力状态。

参见图1和图2所示，滑环A50与滑环B60均固定装设于第二连接件20上。

工作原理：驱动机构A8收紧钢丝绳A时，预紧螺旋弹簧A4伸长，第一连接件10绕球形凸头31左右转动，由于支撑柱下端固定装设于第二连接件20上，所以第一连接件10相对于第二连接件20左右转动，同时弹性垫层32发生一定的弹性变形，使得第一连接件10与支撑柱3发生一定的平动；驱动机构B9收紧钢丝绳B6时，预紧螺旋弹簧B7伸长，第二连接件10绕球形凸头21前后转动，所以第一连接件10相对于第二连接件20前后转动；机器人头部固定装设于第一连接件10上，机器人身体固定连接于第二连接件20上，因此，机器人头部相对于机器人身体可以实现左右转动或前后转动，从而实现机器人头部的左右晃动姿态和前后点头姿态。