一种人形机器人的上肢结构及人形机器人的制作方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:10673860阅读:644来源:国知局
一种人形机器人的上肢结构及人形机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种人形机器人的上肢结构及人形机器人,所述上肢结构包括:肩臂、上前臂以及连接所述肩臂和上前臂的肘部,所述肩臂在肘部处设有枢轴,所述上前臂能够旋转地连接在该枢轴上,所述枢轴与x轴方向成一角度α,并且枢轴与y轴方向成一角度β,其中α为锐角,β=90°?α。本发明的人形机器人的上肢结构仅仅是在肘部做了变动,即改变了肩臂与上前臂之间的枢轴的方向,即可使人形机器人的上肢模拟人的多种姿势,而不需要设置复杂的结构,因此不仅生产、装配更为简易,并且可大大降低产品的成本,因此会更加受到消费者的欢迎。
【专利说明】
一种人形机器人的上肢结构及人形机器人
技术领域
[0001]本发明涉及机器人领域,特别涉及一种人形机器人的上肢结构及人形机器人。
【背景技术】
[0002]如图1和图2所示,其分别是市面上常见的机器人的两种手臂设计。
[0003]在图1中,手臂的自由度一般简化为:肩部具有2个自由度,分别为肩部第一自由度rla和和肩部第二自由度r2a,以及肘部具有i个自由度,具体为肘部第一自由度r3a。其中,肩部第一自由度rla的方向是以x轴方向为轴,在y-z平面上旋转;肩部第二自由度r2a的方向是以y轴方向为轴,在x-z平面上旋转。肘部第一自由度r3a的方向是以x轴方向为轴,使得上前臂p4a在y-z平面上折叠。图1的结构无法实现需要双臂/单臂放在胸前位置的一切动作,举例来说,拍手,拍胸脯等等,这是由肘部的自由度决定的,其使得上前臂p4a只可能在身侧运动。
[0004]而在图2中,手臂的自由度一般简化为:肩部具有2个自由度,分别为肩部第一自由度rlb和和肩部第二自由度r2b,以及肘部具有i个自由度,具体为肘部第一自由度r3b。其中,肩部第一自由度rlb的方向是以x轴方向为轴,在y-z平面上旋转;肩部第二自由度r2b的方向是以y轴方向为轴,在x-z平面上旋转。肘部第一自由度r3b的方向是以y轴方向为轴,使得上前臂p4b在x-z平面上折叠。图2的结构无法实现需要双臂/单臂弯曲伸向前方的一切动作,举例来说,上下握手,拍胸脯等等,这是由肘部的自由度决定的,其使得上前臂p4b只可能在胸前运动。
[0005]上述两种机器人的上肢结构的自由度都具有局限性,使其不能模仿人类完成常见的动作。而高度模拟人类动作的机器人的造价非常高,不利于市场上的推广和普及,使得机器人变成昂贵物品的代名词。
[0006]有鉴于此,为了设计出既经济又能做出多个动作的机器人,本发明的发明人设计出一种人形机器人的上肢结构及人形机器人。

【发明内容】

[0007]本发明的目的是提供一种人形机器人的上肢结构及人形机器人,其结构简单、成本低廉,并且可以作出多个动作。
[0008]为达上述目的,本发明提供一种人形机器人的上肢结构,其包括:肩臂、上前臂以及连接所述肩臂和上前臂的肘部,所述肩臂在肘部处设有枢轴,所述上前臂能够旋转地连接在该枢轴上,所述枢轴与x轴方向成一角度α,并且枢轴与y轴方向成一角度β,其中α为锐角,β = 90° -α ο
[0009]所述的人形机器人的上肢结构,其中,所述枢轴与ζ轴方向成90°。
[0010]所述的人形机器人的上肢结构,其中,40°^α^50ο。
[0011]所述的人形机器人的上肢结构,其中,0为45°,并且β为45°。
[0012]所述的人形机器人的上肢结构,其中,所述肩臂上设置有多个不同方向的用于安装枢轴的安装槽。
[0013]所述的人形机器人的上肢结构,其中,所述枢轴与安装槽通过卡接的方式进行连接。
[0014]所述的人形机器人的上肢结构,其中,所述枢轴的两端设置弹性件。
[0015]所述的人形机器人的上肢结构,其中,还包括肩部,所述肩部具有2个自由度,分别为肩部第一自由度和和肩部第二自由度,肩部第一自由度的方向是以x轴方向为轴,在y-z平面上旋转;肩部第二自由度的方向是以y轴方向为轴,在x-z平面上旋转。
[0016]所述的人形机器人的上肢结构,其中,所述肘部和肩部处均设置有舵机。
[0017]本发明还提供一种人形机器人,其包括所述上肢结构。
[0018]本发明的有益效果是:本发明的人形机器人的上肢结构仅仅是在肘部做了变动,即改变了肩臂与上前臂之间的枢轴的方向,即可使人形机器人的上肢模拟人的多种姿势,而不需要设置复杂的结构,因此不仅生产、装配更为简易,并且可大大降低产品的成本,因此会更加受到消费者的欢迎。
【附图说明】
[0019]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0020]图1为市面上常见的机器人的上肢结构的示意图;
[0021 ]图2为市面上常见的另一机器人的上肢结构的示意图;
[0022]图3为根据本发明的人形机器人的上肢结构的示意图。
[0023]附图标记说明:rla、rlb、rlc-肩部第一自由度;r2a、r2b、r2c_肩部第二自由度;r3a、r3b、r3c-肘部自由度;pla、plb、plc-身体躯干;p2a、p2b、p2c-肩膀;p3a、p3b、p3c-肩臂;p4a、p4b、p4c-上前臂。
[0024]在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0026]如图3,其为根据本发明的人形机器人的上肢结构的示意图。其中,上肢结构具有能够活动的肩部和肘部。
[0027]肩部具有2个自由度,分别为肩部第一自由度rlc和和肩部第二自由度r2c。,肩部第一自由度rlc的方向是以x轴方向为轴,在y-z平面上旋转;肩部第二自由度r2c的方向是以y轴方向为轴,在x-z平面上旋转。
[0028]肘部具有i个自由度,具体为肘部第一自由度r3c。其中肘部第一自由度r3c的方向是与1轴方向成一预定角度0(0°〈€[〈90°),并且与7轴方向成一角度0(0 = 90°-€0,使得上前臂p4c能够在x-y-z的空间内折叠,而不仅限于身前或身侧。具体而言,肩臂p3c在肘部处设有一根枢轴(图中未详示),上前臂p4c可旋转地连接在该枢轴上,并且该枢轴分别与x轴方向成一预定角度0(0°〈€[〈90°),并且与7轴方向成一角度0(0 = 90°-€0。肘部的1个自由度配合肩部的2个自由度以及身体躯干plc,可以自由组合成多种姿势或动作。
[0029]优选地,所述枢轴与x轴方向成40?50度,与y轴方向呈40?50度,并且与ζ轴方向呈90度(即沿水平方向延伸)。
[0030]再优选地,所述枢轴与x轴方向成45度,与y轴方向呈45度,并且与ζ轴方向呈90度(即沿水平方向延伸)。
[0031]每个枢转关节(例如肩部、肘部)上都设置有舵机(图中未示出),从而驱动上肢结构的肩部和肘部运动,并且可在选定的位置上停止。
[0032]如此一来,当上前臂p4c下垂并且肩部处于初始位置时,上前臂p4c与肩臂p3c呈180度,此时可以模拟人的站立姿势。
[0033]当两条上前臂p4c向上折叠时,上前臂p4c靠近手部(图中未示出)的部位会一边升高一边逐渐向躯干plc的胸前靠拢,同时肩部第一自由度rlc向躯干plc前方旋转一定角度,当手部置于胸前时,可模拟人的拍手姿势。需要说明的是,此时两只手仍有一定距离,并不会真的触碰,防止撞击损伤。
[0034]当其中一条手臂的肩部第二自由度r2c从初始位置绕着y轴旋转到与躯干plc约90度夹角,同时肩部第一自由度rlc绕x轴正方向旋转一定角度,使得上前臂p4c约呈竖直状态,这时肘部重复弯曲伸展,可模拟人的招手姿势。
[0035]当两条手臂自然下垂,通过在肘部沿着其枢轴前后摆动约30度,肩部第一自由度rlc沿轴正方向转动,肩部第二自由度保持与躯干plc约30度夹角,两个肩部沿反方向旋转,可模拟人的摆臂姿势。
[0036]当肩部第一自由度rlc沿轴向后转动约30度,肩部第二自由度r2c保持与躯干plc约30度,两条上前臂p4c向上转动,并使手部置于腰间,可模拟人的叉腰姿势。
[0037]当肩部第二自由度r2从保持与躯干plc呈90度(即肩臂p3c成水平状态),上前臂p4c与肩臂p3c约呈160度,可模拟人在舞蹈中的飞翔姿势。
[0038]由此可见,本发明的人形机器人的上肢结构仅仅是在肘部做了变动,即改变了肩臂p3c与上前臂p4c之间的枢轴的方向,即可使人形机器人的上肢模拟人的多种姿势,而不需要设置复杂的结构,因此不仅生产、装配更为简易,并且可大大降低产品的成本,因此会更加受到消费者的欢迎。
[0039]此外,优选地,所述枢轴是可拆卸的,并且枢轴的方向是可变的。具体而言,所述肩臂p3c上设置有多个不同方向的用于安装枢轴的安装槽,例如使得安装后的枢轴的方向可以是与x轴呈40度,与y轴呈50度;或者枢轴的方向可以是与x轴呈50度,与y轴呈40度。具体角度可根据实际情况确定。其中,枢轴与安装槽的安装形式可以有多种,比如卡接。或者在枢轴的两端设置弹性件,当安装枢轴时,可先将弹性件压缩到极限,而后将枢轴放置在安装槽内,而后弹性件复位即可使枢轴固定在安装槽内。
[0040]再优选地,所述肩臂p3c在接近肘部的位置设置有可绕着ζ轴方向旋转的转动部,所述枢轴固定连接在所述转动部上,这样,只需旋转转动部,即可改变枢轴的方向,进一步满足人形机器人的上肢结构模拟人的更多种姿势,而且该设计同样满足易于生产、装配、价格低廉的目的。
[0041]虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种人形机器人的上肢结构,其特征在于,包括:肩臂、上前臂以及连接所述肩臂和上前臂的肘部,所述肩臂在肘部处设有枢轴,所述上前臂能够旋转地连接在该枢轴上,所述枢轴与x轴方向成一角度α,并且枢轴与y轴方向成一角度β,其中α为锐角,β = 90°-α。2.根据权利要求1所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,所述枢轴与ζ轴方向成90。。3.根据权利要求1所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,40°<α<50°。4.根据权利要求1所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,α为45°,并且β为45°。5.根据权利要求1所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,所述肩臂上设置有多个不同方向的用于安装枢轴的安装槽。6.根据权利要求5所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,所述枢轴与安装槽通过卡接的方式进行连接。7.根据权利要求5所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,所述枢轴的两端设置弹性件。8.根据权利要求1至7中任一项所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,还包括肩部,所述肩部具有2个自由度,分别为肩部第一自由度和和肩部第二自由度,肩部第一自由度的方向是以x轴方向为轴,在y-z平面上旋转;肩部第二自由度的方向是以y轴方向为轴,在x-z平面上旋转。9.根据权利要求8所述的人形机器人的上肢结构,其特征在于,所述肘部和肩部处均设置有舵机。10.—种人形机器人,其特征在于,包括权利要求1至9中任一项所述的上肢结构。
【文档编号】b25j11/00gk106041957sq201610576799
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】石琰, 郭家
【申请人】北京光年无限科技有限公司
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