一种应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人。

背景技术：

机器人技术日益发展，机器人也逐渐走进人们的生活之中，消费者对机器人的需求也日益增加，机器人的模型也日益多样化。目前模仿人体动作的人形机器人普遍存在以下问题：舵机的选型极普遍同质化、并多采用横向舵机布局，使得各关节部位的运动结构难有创新，且关节的运动动作逼真度较低，而且机器人的行走一般都是通过机器人脚底的行走轮实现机器人的移动，不能够完全的仿人形走路，最终造成机器人整体设计相似度高，各种机器人模型的外观差异较小，仿人形逼真度低，群众对其辨识度较低，使得相关产品的受众群体偏小，且机器人产品缺乏差异化的竞争。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人，以达到提高机器人的仿人形逼真度、改变机器人关节的运动模式的目的，解决了现有的机器人关节运动逼真度较低、机器人同质化严重的问题。

为了实现上述技术效果，本实用新型所提供的技术方案是：一种应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人，其特征在于，包括胸部、装配于胸部上方的颈部、活动连接于胸部下方的腰部、臂部、腿部以及控制线路板，所述胸部的两侧和腰部的两侧分别设有舵机模块X，舵机模块X均连接有关节舵机盒且可驱动关节舵机盒沿前后方向转动；所述关节舵机盒内部配设有驱动臂部和腿部沿左右方向转动的舵机模块Y；所述臂部和腿部的中部关节均设有驱动其弯曲的斜齿轮舵机；所述臂部的下端设有可转动的手腕，手腕配设有驱动电机，腿部的下端设有可沿前后方向转动的脚部，脚部配设有可驱动其转动的斜齿轮舵机；所述控制线路板分别与舵机模块X、驱动电机、舵机模块Y以及斜齿轮舵机电连接。

进一步地，所述驱动电机设为直流减速电机，直流减速电机位于臂部的下端部；所述手腕设有连接头，连接头与直流减速电机的转轴相匹配。

进一步地，所述舵机模块X包括位于胸部两侧的舵机X1和舵机X2、位于腰部内的舵机X3和舵机X4，所述关节舵机盒包括肩部舵机盒和髋关节舵机盒，所述肩部舵机盒设有胸部连接柱，胸部连接柱分别与舵机X1和舵机X2的输出轴连接；所述髋关节舵机盒分别与舵机X3和舵机X4之间设有传动机构。

进一步地，所述传动机构包括位于腰部同一直线上的直齿轮A和设置在髋关节舵机盒上的十字沉槽，所述舵机X3和舵机X4分别位于直齿轮A所在轴线的两侧，且配设有与直齿轮A相啮合的直齿轮B；所述直齿轮A的轴线上设有十字转轴，十字转轴与十字沉槽固定连接。

进一步地，所述臂部的端部均装配有U型摇臂，腿部的端部均装配有L型摇臂；所述舵机模块Y包括位于关节舵机盒内的舵机Y1、舵机Y2、舵机Y3以及舵机Y4，所述舵机Y1和舵机Y2分别用于驱动对应的U型摇臂沿左右方向转动，舵机Y3和舵机Y4分别用于驱动对应的L型摇臂沿左右方向转动。

进一步地，所述U型摇臂和L型摇臂的端部均设有T型柱，臂部的端部和腿部的端部开设有与T型柱相匹配的T型槽。

进一步地，所述斜齿轮舵机包括舵机主体，所述舵机主体的输出轴设为斜齿轮A，斜齿轮A配设有与其相啮合的斜齿轮B，斜齿轮B开设有D型通孔。

进一步地，所述臂部包括上臂和下臂，所述下臂设有与斜齿轮B相匹配的D型柱，D型柱转动设置于上臂且上臂装配有所述舵机主体；所述腿部包括大腿、小腿，所述小腿设有与斜齿轮B相匹配的D型柱，D型柱转动设置于大腿上且大腿装配有所述舵机主体；所述脚部包括脚底板、装配在脚底板两侧的脚板，所述两侧的脚板之间设有与斜齿轮B相匹配的D型柱，D型柱的端部转动设置于小腿上且小腿的对应位置上装配有所述舵机主体。

进一步地，还包括位于胸部内的电池、与胸部后背相装配的U型柱，所述U型柱固定连接有线路板盒，线路板盒内放置有所述控制线路板，控制线路板与电池通过导线连接。

进一步地，所述胸部、腰部、臂部、腿部以及脚部的外部均设有多个用于安装零件的沉孔、圆柱以及卡榫沉槽。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、人形机器人的臂部和腿部可在躯体的前后方向和左右方向转动，手腕可做360°的旋转，实现人形机器人的动作多样化，而且臂部和腿部的中部关节处装配的斜齿轮舵机，且斜齿轮舵机的传输角度调节灵活，便可减少斜齿轮舵机的安装位置限制，保证人形机器人的臂部和腿部的整体美观度，整体结构现对于现有机器人差异化较大；

2、人形机器人的腿部端部设有可转动的脚部，通过控制线路板的信号输出控制腿部弯曲和脚部转动进行配合，从而实现人形机器人进行仿人形行走，相对于现有的人形机器人靠底部的行走轮，本申请的人形机器人具有更好行走动作；

3、构成人形机器人的颈部、胸部、腰部、腿部、臂部、手腕以及脚部的外部设有多个沉槽、圆柱以及沉孔，用于安装PG红色异端敢达对应位置的外观零部件，从而实现增加人形机器人的外观整体美观度。

附图说明

图1是本实用新型的提供的应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的整体结构示意图；

图2是本实用新型的提供的应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的胸部正面剖视图；

图3是本实用新型的提供的应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的腰部结构示意图；

图4是本实用新型的提供的应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的臂部结构示意图；

图5是本实用新型的提供的应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的大腿结构示意图；

图6是本实用新型的提供的应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的小腿和脚部装配示意图；

图7是本实用新型的提供的应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人的胸部侧面剖视图；

附图中标记对应的部件名称如下：1为胸部，2为颈部，3为腰部，4为脚部，5为圆柱，6为配合孔，7为直流减速电机，8为直流减速电机的转轴，9为舵机X1，10为舵机X2，11为舵机X3，12为舵机X4，13为肩部舵机盒，14为髋关节舵机盒，15为直齿轮A，16为十字沉槽，17为十字转轴，18为U型摇臂，19为L型摇臂，20为舵机Y3，21为舵机Y1，22为T型柱，23为肘关节舵机，24为膝关节舵机，25为踝关节舵机，26为斜齿轮B，27为斜齿轮A，28为U型柱，29为线路板盒，30为电池，31为上盖板，32为电池导线接头，33为沉孔，34为圆柱，35为卡榫沉槽，36为v型叉，37为大腿通孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细介绍，以下文字的目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围。

如图1、图2及图3所示，本实用新型可按照如下方式实施，一种应用斜齿轮舵机的组装式人形机器人，包括胸部1、装配于胸部1上方的颈部2、活动连接于胸部1下方的腰部3、臂部、腿部以及控制线路板，所述胸部1的下端设有圆柱5，腰部上方的对应位置设有与圆柱5相匹配的配合孔6；所述胸部1的两侧和腰部3的两侧分别设有舵机模块X，舵机模块X均连接有关节舵机盒且可驱动关节舵机盒沿前后方向转动(相对于机器人胸部的前后方向转动)；所述关节舵机盒内部配设有驱动臂部和腿部沿左右方向转动的舵机模块Y(相对于机器人胸部的左右方向转动)；所述臂部和腿部的中部关节均设有驱动其弯曲的斜齿轮舵机；所述臂部的下端设有可绕臂部轴线方向转动的手腕，手腕配设有驱动电机，腿部的下端设有可沿前后方向转动的脚部(相对于机器人正面的前后方向转动)，脚部配设有可驱动其转动的斜齿轮舵机；所述控制线路板分别与舵机模块X、驱动电机、舵机模块Y以及斜齿轮舵机电连接；所述胸部1、颈部2、腰部3、臂部、腿部以及脚部的外部均设有多个用于安装零件的沉孔33、圆柱34以及卡榫沉槽35；所述沉孔33、圆柱34以及卡榫沉槽35用于安装PG红色异端敢达对应位置的外观零部件，增加本申请的人形机器人外观美观度。

所述驱动电机设为直流减速电机7，直流减速电机7位于臂部的下端部；所述手腕设有连接头，连接头的部分外露出来，且连接头与直流减速电机7的转轴8相匹配；所述臂部的下端设有用于固定减速直流电机7的U型槽。

所述舵机模块X包括位于胸部1两侧的舵机X1(9)和舵机X2(10)、位于腰部内的舵机X3(11)和舵机X4(12)，所述胸部1设有上盖板31，上盖板31用于固定舵机X1(9)和舵机X2(10)的相对位置；所述关节舵机盒包括肩部舵机盒13和髋关节舵机盒14，所述肩部舵机盒13设有胸部连接柱14，胸部连接柱14分别与舵机X1(9)和舵机X2(10)的输出轴连接；所述髋关节舵机盒14分别与舵机X3(11)和舵机X4(12)之间设有传动机构，传动机构带动髋关节舵机盒14做前后方向的转动。

作为优选的方式，传动机构包括位于腰部3同一直线上的直齿轮A15和设置在髋关节舵机盒14上的十字沉槽16，所述直齿轮A15位于腰部3的左右两侧；所述舵机X3(11)和舵机X4(12)分别位于直齿轮A15所在轴线的两侧，舵机X3(11)和舵机X4(12)的输出轴位于相对的两个方向上且相互错开，且舵机X3(11)和舵机X4(12)的输出轴配设有与直齿轮A15相啮合的直齿轮B；所述直齿轮A15的轴线上设有十字转轴17，十字转轴17位于直齿轮A15的端部，十字转轴17与十字沉槽16固定连接。

如图4、图5以及图6所示，所述臂部的端部均装配有U型摇臂18，腿部的端部均装配有L型摇臂19；所述舵机模块Y包括位于关节舵机盒内的舵机Y1(21)、舵机Y2、舵机Y3(20)以及舵机Y4，所述舵机Y1(21)和舵机Y2分别用于驱动对应的U型摇臂18沿左右方向转动，即舵机Y1(21)和舵机Y2的输出轴与U型摇臂18连接；舵机Y3(20)和舵机Y4分别用于驱动对应的L型摇臂19沿左右方向转动，即舵机Y3(20)和舵机Y4的输出轴与L型摇臂19连接。

U型摇臂18和L型摇臂19的端部均设有T型柱22，臂部的端部和腿部的端部开设有与T型柱22相匹配的T型槽，T型柱22装配到T型槽的内部。斜齿轮舵机包括舵机主体，所述舵机主体的输出轴设为斜齿轮A27，斜齿轮A27配设有与其相啮合的斜齿轮B26，斜齿轮B26开设有D型通孔；所述斜齿轮A27和斜齿轮B26均采用45°斜齿轮，实现舵机主体的输出轴与斜齿轮B26的旋转轴相互垂直，从而完成下臂、小腿以及脚部的行走弯曲动作。

作为优选的方式，臂部包括上臂和下臂，所述下臂设有与斜齿轮B26相匹配的D型柱，D型柱转动设置于上臂且上臂装配有斜齿轮舵机的舵机主体(即为肘关节舵机23)；所述上臂由两块上臂板配合形成，且上臂板开设有上臂通孔，上臂通孔内装配有D型柱，D型柱的长度大于上臂的总宽度，D型柱与斜齿轮B26相装配，上臂内的舵机主体通过斜齿轮A27驱动斜齿轮B26转动；所述下臂也由两块下臂板配合形成，且下臂板开设有与D型柱相匹配的D型通孔。

腿部包括大腿、小腿，所述小腿设有与斜齿轮B26相匹配的D型柱，大腿转动设置于D型柱上且大腿装配有斜齿轮舵机的舵机主体(即为膝关节舵机24)；所述大腿由两块大腿板配合形成，且大腿板开设有大腿通孔37，大腿通孔37内装配有D型柱，D型柱的长度大于大腿的总宽度，D型柱与斜齿轮B26相装配，大腿内的舵机主体通过斜齿轮A27驱动斜齿轮B26转动；所述小腿也由两块小腿板配合形成，且小腿板开设有与D型柱相匹配的D型通孔；所述小腿设有沉孔，沉孔装配有v型叉36，其叉状结构配合安装PG红色异端敢达、PG蓝色异端敢达的膝部外观零件。

脚部包括脚底板、装配在脚底板两侧的脚板，所述两侧的脚板之间设有与斜齿轮B26相匹配的D型柱；所述D型柱转动设置于小腿端部上且小腿的对应位置上装配有斜齿轮舵机的舵机主体(即为踝关节舵机25)；所述两侧的脚板设有与D型柱相匹配的D型通孔，小腿由两块小腿板构成，两块小腿板开设有与D型柱活动连接的通孔，小腿内部的舵机主体通过斜齿轮A27驱动D型柱上的斜齿轮B26转动。

如图7所示，本申请还包括位于胸部1内的电池30、与胸部1后背相装配的U型柱28，所述U型柱28固定连接有线路板盒29，线路板盒29内放置有所述控制线路板，控制线路板与电池30通过电池导线接头32连接；所述腰部3内设有舵机Y1(21)、舵机Y2、舵机Y3(20)以及舵机Y4的导线接头；肩部舵机盒13内设有舵机X3(11)、舵机X4(12)、肘关节舵机23以及直流减速电机7的导线接头；髋关节舵机盒14内设有膝关节舵机24、踝关节舵机25的导线接头。

本实用新型提供的人形机器人的动作范围为：

位于胸部的舵机X1和舵机X2可使手臂在前后方向旋转180°；

舵机X3和舵机X4可使手臂在左右方向旋转180°；

肘关节舵机可使下臂在前后方向旋转90°；

减速直流电机可使手腕旋转360°；

舵机Y1和舵机Y2使大腿在前后方向旋转180°；

舵机Y3和舵机Y4可使大腿在左右方向旋转90°；

膝关节舵机可使小腿旋转90°；

踝关节舵机可使脚在前后方向旋转90°。

本实用新型所提供的控制线路板的控制工作原理：

通过模仿人类运动，在控制线路板将人完成一个动作的流程分割为多行命令语句，控制软件将不同舵机的旋转角度、旋转角速度、旋转时间等命令信号，命令信号传递给不同的舵机或减速直流电机，从而实现运动。控制软件每隔10us发送一行语句，如需使舵机A与舵机B先后各旋转1秒，语句逻辑为：1.舵机A旋转2.延时1000us 3.舵机B旋转4.延时1000us；如需使舵机A与舵机B同时旋转1秒，语句逻辑为：1.舵机A旋转2.舵机B旋转3.延时1000us。

任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。