一种手臂和腿共用的汽车试验用仿生机器人肢体结构的制作方法

1.本发明涉及汽车试验用仿生机器人技术领域，尤其涉及一种手臂和腿共用的汽车试验用仿生机器人肢体结构。


背景技术：

2.在汽车生产过程中，通常需要对汽车进行试验，现有的人工驾驶难以保证试验数据的准确性，且真人驾驶存在安全隐患。随着社会的不断发展，仿生机器人行业得到了蓬勃发展，仿生机器人是一种具有高智能的机器，其通过中央处理器进行操控，仿生机器人在工作时通过四肢来完整各项指令，因此仿生机器人逐渐被应用到汽车试验中。
3.而现有的汽车试验用仿生机器人，其手臂和腿通常需要单独制造，无法通用，增加制造成本；且手臂和腿的长度为一固定值，无法进行调节，当对不同身高、体型的驾驶员进行模拟驾驶时，需要更换不同的仿生机器人，导致需要多个不同的仿生机器人来完成试验，增加试验成本；同时，现有的仿生机器人的四肢不能模拟真实驾驶员的手臂和腿所有自由度，进而不能完成驾驶过程中的各项操作，无法满足汽车试验需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种通用性强、能模拟真实驾驶员肢体所有自由度的手臂和腿共用的汽车试验用仿生机器人肢体结构。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种手臂和腿共用的汽车试验用仿生机器人肢体结构，包括有：用于与机器人的肩部或臀部连接的连接座；第一主体，包括从上至下依次连接的安装座、第一上主体和第一下主体，所述安装座可前后转动地设置在所述连接座上，所述第一上主体可左右转动地设置在所述安装座上，所述第一上主体与所述第一下主体可转动连接，且所述第一上主体与所述第一下主体在同一直线上；所述第一上主体或所述第一下主体包括呈间隔设置的第一连接部和第二连接部；第二主体，包括可转动连接的第二上主体和第二下主体，所述第二上主体与所述第一下主体可转动连接，以调节所述第二主体与所述第一主体之间的角度，且所述第二上主体与所述第二下主体在同一直线上；所述第二上主体或所述第二下主体包括呈间隔设置的第三连接部和第四连接部；两个伸缩组件，均包括有驱动机、丝杠、螺母、第一固定座和第二固定座，所述第一固定座与所述第二固定座呈间隔设置，且两所述第一固定座分别与所述第二连接部和所述第四连接部相连，两所述第二固定座分别与所述第一连接部和所述第三连接部相连；所述驱动机和所述丝杠设置在所述第一固定座上，所述螺母设置在所述第二固定座上，所述丝杠与所述螺母连接形成滚珠丝杠结构，且所述驱动机可驱动所述丝杠转动，以调节所述第
一固定座与所述第二固定座的间距。
6.进一步地，其中一所述伸缩组件设置在所述第一连接部与所述第二连接部之间，以调节所述第一主体的长度；另一所述伸缩组件设置在所述第三连接部与所述第四连接部之间，以调节所述第二主体的长度；且所述第一连接部、第二连接部、第三连接部及所述第四连接部从上至下依次设置，所述第一连接部和所述第二连接部设置在所述第一上主体上，所述第三连接部和所述第四连接部设置在所述第二上主体上。
7.进一步地，所述伸缩组件还包括联轴器，所述驱动机的输出轴与所述丝杠之间通过所述联轴器连接。
8.进一步地，所述第一连接部和所述第三连接部上均设有供所述丝杠伸缩的容纳空间。
9.进一步地，所述伸缩组件还包括导柱，所述第一固定座或所述第二固定座上设有导套，所述导柱的一端固定在所述第一固定座或所述第二固定座上，所述导柱的另一端可伸缩地穿设在所述导套中。
10.进一步地，所述伸缩组件还包括轴承，所述轴承设置在所述第二固定座上，且所述轴承套设在所述丝杠远离所述驱动机的一端上。
11.进一步地，所述连接座上设有第一电机，所述安装座的一端连接在所述第一电机的输出轴上，所述第一上主体上设有第二电机，所述安装座的另一端连接在所述第二电机的输出轴上；且所述第一电机的输出轴与所述第二电机的输出轴呈垂直设置。
12.进一步地，所述第一下主体上设有第三电机和第四电机，所述第三电机的输出轴与所述第二连接部相连，所述第四电机的输出轴与所述第三连接部相连。
13.进一步地，所述第四连接部上设有第五电机，所述第五电机的输出轴与所述第二下主体相连。
14.进一步地，还包括掌部，所述第二下主体上设有第六电机，所述掌部设置在所述第六电机的输出轴上。
15.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：（1）、本发明中，该仿生机器人肢体结构通过连接座与机器人的肩部或臀部相连，使该肢体结构既可用作机器人的手臂，又可用作机器人的腿使用，实现手臂和腿共用，使仿生机器人的四肢可共用同一该肢体结构，降低机器人整体制造成本；（2）、本发明中，通过在第一主体和第二主体中均设置伸缩组件，使该肢体结构整体作为手臂或腿使用时，其长度均可以调节，进而可以模拟不同身高、体型的驾驶员，通用性强，只需一套机器人即可满足汽车试验需求，降低试验成本；且第一主体和第二主体的伸缩由伸缩组件中的滚珠丝杠结构实现，并由驱动机驱动，结构简单，伸缩调节精准；（3）、本发明中，该肢体结构包括依次可转动连接的连接座、第一主体、第二主体和掌部，连接座作为肢体结构与机器人整体的连接载体，第一主体可相对连接座前后、左右转动，进而实现手臂或腿的摆动和张合，第一主体由第一上主体与第一下主体可转动连接而成，第二主体由第二上主体与第二下主体可转动连接而成，进而能够模拟真实驾驶员手臂或腿的所有自由度，满足汽车试验中各驾驶操作需求。
附图说明
16.图1为本发明仿生机器人肢体结构的示意图；图2为图1的另一状态的结构示意图；图3为图2的侧视图；图4为图2的爆炸图；图5为连接座及第一主体的爆炸图；图6为第二主体及掌部的爆炸图；图7为伸缩组件的结构示意图；图8为第一连接部的结构示意图。
17.图中：100、连接座；110、第一电机；111、第一电机的输出轴；200、第一主体；210、安装座；220、第一上主体；221、第一连接部；221a、容纳空间；222、第二连接部；223、第二电机；223a、第二电机的输出轴；230、第一下主体；231、第三电机；231a、第三电机的输出轴；232、第四电机；232a、第四电机的输出轴；300、第二主体；310、第二上主体；311、第三连接部；312、第四连接部；313、第五电机；313a、第五电机的输出轴；320、第二下主体；321、连接套；322、第六电机；322a、第六电机的输出轴；400、伸缩组件；410、驱动机；420、丝杠；430、螺母；440、第一固定座；441、第一支撑板；450、第二固定座；451、导套；452、第二支撑板；460、联轴器；470、导柱；480、轴承；500、掌部。
具体实施方式
18.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
19.如图1-图8所示，一种手臂和腿共用的汽车试验用仿生机器人肢体结构，包括有：用于与机器人的肩部或臀部连接的连接座100；第一主体200，包括从上至下依次连接的安装座210、第一上主体220和第一下主体230，安装座210可前后转动地设置在连接座100上，第一上主体220可左右转动地设置在安装座210上，第一上主体220与第一下主体230可转动连接，且第一上主体220与第一下主体230在同一直线上；第一上主体220或第一下主体230包括呈间隔设置的第一连接部221和第二连接部222；第二主体300，包括可转动连接的第二上主体310和第二下主体320，第二上主体310与第一下主体230可转动连接，以调节第二主体300与第一主体200之间的角度，且第二上主体310与第二下主体320在同一直线上；第二上主体310或第二下主体320包括呈间隔设置的第三连接部311和第四连接部312；两个伸缩组件400，均包括有驱动机410、丝杠420、螺母430、第一固定座440和第二固定座450，第一固定座440与第二固定座450呈间隔设置，且两第一固定座440分别与第二连接部222和第四连接部312相连，两第二固定座450分别与第一连接部221和第三连接部311相连；驱动机410和丝杠420设置在第一固定座440上，螺母430设置在第二固定座450上，丝杠420与螺母430连接形成滚珠丝杠结构，且驱动机410可驱动丝杠420转动，以调节第一固定座440与第二固定座450的间距。
20.具体地，手臂通常连接在人体的肩部上，腿连接在人体的臀部上，本方案中的连接座100作为该肢体结构整体的支撑载体，通过连接座100与机器人的肩部或臀部连接，即可完成机器人四肢的安装；当该肢体结构作为手臂使用时，第一主体200和第二主体300分别为大臂和小臂；当该肢体结构作为腿使用时，第一主体200和第二主体300分别为大腿和小腿；通过在第一主体200和第二主体300上设置伸缩组件400，使第一主体200和第二主体300的长度可调，进而使得该肢体结构既可以作为手臂使用，又可以作为腿使用，并可模拟不同身高、体型的驾驶员，通用性强；此外，安装座210可前后转动地设置在连接座100上，第一主体200可左右转动地设置在安装座210上，进而使第一主体200可相对连接座100前后、左右转动，实现第一主体200的摆动和张合，且第一上主体220、第一下主体230、第二上主体310及第二下主体320依次可转动连接，从而使整个肢体结构能够模拟真实驾驶员手臂或腿的所有自由度，以充分满足汽车试验需求。
21.本实施例中，其中一伸缩组件400设置在第一连接部221与第二连接部222之间，以调节第一主体200的长度；另一伸缩组件400设置在第三连接部311与第四连接部312之间，以调节第二主体300的长度；且第一连接部221、第二连接部222、第三连接部311及第四连接部312从上至下依次设置，第一连接部221和第二连接部222设置在第一上主体220上，第三连接部311和第四连接部312设置在第二上主体310上。即通过在第一连接部221和第二连接部222之间及第三连接部311和第四连接部312之间均设置伸缩组件400，使第一主体200和第二主体300的长度可独立调节；需要说明的是，伸缩组件400也可以设置在第一下主体230或第二下主体320上。
22.该肢体结构实际伸缩调节时，通过两伸缩组件400上的驱动机410驱动丝杠420转动，使丝杠420可相对螺母430伸缩，以调节第一固定座440与第二固定座450的间距，由于两第一固定座440分别与第二连接部222和第四连接部312相连，两第二固定座450分别与第一连接部221和第三连接部311相连，从而实现第一主体200和第二主体300长度的调节。
23.如图5至图7所示，伸缩组件400还包括联轴器460，驱动机410的输出轴与丝杠420之间通过联轴器460连接。即通过设置联轴器460，用以将驱动机410的输出轴与丝杠420进行连接并一起旋转，从而进行运动和扭矩的传递。
24.优选地，第一连接部221和第三连接部311上均设有供丝杠420伸缩的容纳空间221a，在驱动机410驱动丝杠420转动时，丝杠420带动螺母430沿丝杠420的长度方向移动，进而使丝杠420远离驱动机410的一端可穿过第二固定座450，通过设置该容纳空间221a，以容纳丝杠420。
25.实际使用过程中，伸缩组件400还包括导柱470，第一固定座440或第二固定座450上设有导套451，导柱470的一端固定在第一固定座440或第二固定座450上，导柱470的另一端可伸缩地穿设在导套451中。较佳地，导柱470和导套451均设置有多个，多个导柱470绕丝杠420的周向设置，该导柱470为丝杠420的伸缩起导向和支撑作用，提高第一固定座440与第二固定座450之间的连接强度；且第一固定座440和第二固定座450分别包括有第一支撑板441和第二支撑板452，当第一主体200或第二主体300收缩至最短时，第一支撑板441与第二支撑板452相抵，防止驱动机410受碰撞，且第一支撑板441或第二支撑板452连接各导套451，提高导套451的支撑强度。
26.伸缩组件400还包括轴承480，轴承480设置在第二固定座450上，且轴承480套设在
丝杠420远离驱动机410的一端上。通过设置该轴承480，使丝杠420的两端分别被支撑于驱动机410和轴承480上，提高丝杠420转动的平稳性。
27.如图4至图6所示，连接座100上设有第一电机110，安装座210的一端连接在第一电机的输出轴111上，第一上主体220上设有第二电机223，安装座210的另一端连接在第二电机的输出轴223a上；且第一电机的输出轴111与第二电机的输出轴223a呈垂直设置。具体地，连接座100套设在安装座210的一端上，通过连接座100上的第一电机110即可驱动安装座210前后旋转，通过第一上主体220上的第二电机223即可驱动第一主体200整体左右旋转，当第一主体200作为大臂（或大腿）使用时，进而实现大臂（或大腿）的摆动和张合。
28.第一下主体230上设有第三电机231和第四电机232，第三电机的输出轴231a与第二连接部222相连，第四电机的输出轴232a与第三连接部311相连。即通过第三电机231可驱动第一下主体230相对第一上主体220转动，实现大臂（或大腿）的回转；通过第四电机232可驱动第二主体300相对第一主体200转动，进而实现第一主体200与第二主体300之间角度的调节。
29.如图4和图6所示，第四连接部312上设有第五电机313，第五电机的输出轴313a与第二下主体320相连。具体地，在第二下主体320上设有连接套321，该连接套321用于与第五电机的输出轴313a相连，通过第五电机313以实现小臂（或小腿）的回转。
30.优选地，该肢体结构还包括掌部500，第二下主体320上设有第六电机322，掌部500设置在第六电机的输出轴322a上。该掌部500可作为手掌或脚掌使用，通过第六电机322以驱动掌部500的转动。
31.本方案中，该肢体结构整体通过在第一主体200和第二主体300上设置伸缩组件400，实现第一主体200和第二主体300长度的调节，进而可模拟不同身高的驾驶员，并可作为手臂或腿使用，通用性强；同时，通过设置并合理布置各个电机，使该肢体结构能够模拟真实驾驶员的手臂、腿所有自由度，充分满足汽车试验驾驶需求。
32.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。