一种服务机器人躯干及其服务机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种服务机器人躯干。

背景技术：

服务机器人发展迅猛，应用越来越广泛多样，服务机器人从事的服务性工作能使人类生存得更好。仿人服务机器人的关节机构和分布与人体较为接近，能够较好地模仿人体自然平滑的运动，完成一些复杂而又灵活的肢体动作，实现服务和陪护功能。随着老龄化社会的发展,具有助老陪护功能的仿人服务机器人需求不断增长，发展潜力巨大。

现有的服务机器人的躯干机构基本由支撑件及外壳组成，没有自由度，限制机器人运动性能，在实际应用中实用性不强。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种服务机器人躯干，解决了服务机器人躯干没有自由度问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种服务机器人躯干，从上到下依次包括胸部机构、腰部机构、膝部机构和基座，腰部机构包括腰部俯仰关节和腰部旋转关节，腰部俯仰关节包括腰俯驱动机构、腰俯传动机构、腰俯上板和腰俯下板，腰俯上板与胸部机构固定连接，腰俯驱动机构与腰俯传动机构固定连接，腰俯传动机构能够带动腰俯上板运动；

腰部旋转关节包括腰转支撑机构和腰转驱动机构，腰转驱动机构与腰转支撑机构固定连接，腰俯下板与腰转驱动机构固定，腰转驱动机构能够带动所述腰部俯仰关节运动；

膝部机构包括膝部俯仰关节，膝部俯仰关节包括膝俯驱动机构、膝俯传动机构、膝俯上板和膝俯下板，所述膝俯下板与所述基座固定连接，膝俯电机与所述膝俯传动机构固定连接，膝俯上板与所述腰转支撑机构固定连接，膝俯传动机构能够带动膝俯上板运动。

优选地，腰俯传动机构包括腰俯轴端旋转法兰和腰俯输出法兰，腰俯驱动机构包括腰俯电机、腰俯固定法兰、腰俯轴端固定法兰、第一深沟球轴承、腰俯芯轴、第二深沟球轴承和腰俯轴端旋转法兰，腰俯下板设置腰俯固定法兰和腰俯轴端固定法兰，腰俯上板设置腰俯输出法兰和腰俯轴端旋转法兰，腰俯电机的谐波减速器刚轮和腰俯输出法兰固定连接，腰俯电机的谐波减速器柔轮和腰俯固定法兰固定连接，腰俯芯轴穿过腰俯轴端固定法兰和腰俯轴端旋转法兰，腰俯芯轴靠近腰俯电机的一端设置第一深沟球轴承，腰俯芯轴远离腰俯电机的一端设置第二深沟球轴承。

优选地，腰部俯仰关节还包括腰俯限位结构，腰俯轴端旋转法兰设置第一腰俯挡块，所述腰俯轴端固定法兰设置第二腰俯挡块和第三腰俯挡块，所述第一腰俯挡块、第二腰俯挡块和第三腰俯挡块相配合能够限制腰部俯仰关节运动。

优选地，腰转驱动机构包括腰转电机、腰转支撑机构，所述腰转支撑机构包括腰转固定板、第一h架和第二h架，腰转电机设置在所述第一h架和第二h架之间，第一h架一端与腰转固定板固定连接，另一端与膝部上板固定连接，第二h架一端与腰转固定板固定连接，另一端与膝部上板固定连接，腰转固定板和腰转电机的谐波减速器柔轮固定连接，腰转电机的谐波减速器刚轮和腰俯下板固定连接。

优选地，膝俯传动机构包括膝俯轴端旋转法兰和膝俯输出法兰，膝俯驱动机构包括膝俯电机、膝俯固定法兰、膝俯轴端固定法兰、第三深沟球轴承、膝俯芯轴、第四深沟球轴承和膝俯轴端旋转法兰，膝俯下板设置膝俯固定法兰和膝俯轴端固定法兰，膝俯上板设置膝俯输出法兰和膝俯轴端旋转法兰，膝俯电机的谐波减速器刚轮和膝俯输出法兰固定连接，膝俯电机的谐波减速器柔轮和膝俯固定法兰固定连接，膝俯芯轴穿过膝俯轴端固定法兰和膝俯轴端旋转法兰，膝俯芯轴远离电机的一端设置第四深沟球轴承，膝俯芯轴另一端设置第三深沟球轴承。

优选地，腰部俯仰关节还包括膝俯限位结构，膝俯轴端旋转法兰设置第一膝俯挡块，膝俯轴端固定法兰设置第二膝俯挡块和第三膝俯挡块，第一膝俯挡块、第二膝俯挡块和第三膝俯挡块相配合能够限制腰部俯仰关节运动。

优选地，胸部机构包括上支撑板、第一上侧板、中支撑板、第一下侧板、第二下侧板和第二上侧板，上支撑板、第一上侧板、中支撑板和第二上侧板首尾相连形成方形框体，第一下侧板一端与中支撑板固定连接，另一端与腰俯上板固定连接，第二下侧板一端与中支撑板固定连接，另一端与腰俯上板固定连接。

本发明还提供了一种机器人，包括前述任一项所述的服务机器人躯干。

本发明所达到的有益效果：本发明通过在躯干中设置多个活动关节，具有多个自由度；在腰部设置腰部俯仰关节和腰部旋转关节，使得腰部能够实现前后俯仰运动和左右回转运动；通过设置膝部俯仰关节使得膝部可以实现前后俯仰运动，如此方便调节机器人的重心，方便机器人适应更多的工况环境；同时可以扩展机器人的工作空间，提高机器人运用效率；可以多个自由度的调节机器人的躯干，这样提高了机器人的稳定性；本发明躯干设计结构简单，性能可靠，可较好的和服务机器人其他要素进行组合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明的右视图；

图4是本发明的胸部示意图；

图5是本发明的腰部俯仰关节示意图；

图6是本发明的是腰俯轴端旋转法兰结构示意图；

图7是本发明的是腰俯轴端固定法兰结构示意图；

图8是本发明的腰部旋转关节示意图；

图9是本发明的膝部俯仰关节示意图；

图10是本发明的是膝府轴端旋转法兰结构示意图；

图11是本发明的是膝府轴端固定法兰结构示意图；

附图标记的含义：1.胸部机构；1.1上支撑板；1.2第一上侧板；1.3中支撑板；1.4第一下侧板；1.5第二下侧板；1.6第二上侧板；2.腰部机构；2.1腰俯上板；2.2腰俯电机；2.3腰俯输出法兰；2.4腰俯固定法兰；2.5腰俯下板；2.6腰俯轴端固定法兰；2.7第一深沟球轴承；2.8腰俯芯轴；2.9第二深沟球轴承；2.10腰俯轴端旋转法兰；2.11腰转电机；2.12腰转固定板；2.13第一h架；2.14第二h架；2.15第一腰俯挡块；2.16第二腰俯挡块；2.17第三腰俯挡块；3.膝部机构；3.1膝俯上板；3.2膝俯电机；3.3第三深沟球轴承；3.4膝俯轴端固定法兰；3.5膝俯芯轴；3.6膝俯轴端旋转法兰；3.7第四深沟球轴承；3.8膝俯下板；3.9膝俯固定法兰；3.10膝俯输出法兰；3.11第一膝俯挡块；3.12第二膝俯挡块；3.13第三膝俯挡块；4.基座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1~4所示，本实施例公开了一种服务机器人躯干，从上到下依次包括胸部机构1、腰部机构2、膝部机构3和基座4，胸部机构1包括上支撑板1.1、第一上侧板1.2、中支撑板1.3、第一下侧板1.4、第二下侧板1.5和第二上侧板1.6，上支撑板1.1、第一上侧板1.2、中支撑板1.3和第二上侧板1.6首尾相连形成方形结构，第一下侧板1.4一端通过螺钉与中支撑板1.3固定连接，另一端通过螺钉与腰俯上板2.1固定连接，第二下侧板1.5一端通过螺钉与中支撑板1.3固定连接，另一端通过螺钉与腰俯上板2.1固定连接。

如图1~5所示，腰部机构2包括了腰部俯仰关节和腰部旋转关节，腰部俯仰关节包括腰俯驱动机构，腰俯传动机构，腰俯上板2.1和腰俯下板2.5，腰俯驱动机构包括了腰俯电机2.2，腰俯固定法兰2.4、腰俯轴端固定法兰2.6、第一深沟球轴承2.7、腰俯芯轴2.8、第二深沟球轴承2.9和腰俯轴端旋转法兰2.10，腰俯传动机构包括腰俯轴端旋转法兰2.10和腰俯输出法兰2.3，腰俯输出法兰2.3和腰俯轴端旋转法兰2.10固定安装在腰俯上板2.1上，腰俯固定法兰2.4和腰俯轴端固定法兰2.6固定安装在腰俯下板2.5上，腰俯电机2.2的谐波减速器刚轮和所述腰俯输出法兰2.3固定连接，腰俯电机2.2的谐波减速器柔轮和所述腰俯固定法兰2.4固定连接，腰俯芯轴2.8穿过腰俯轴端固定法兰2.6和腰俯轴端旋转法兰2.10，腰俯芯轴2.8靠近腰俯电机2.2的一端设置第一深沟球轴承2.7，腰俯芯轴2.8远离腰俯电机2.2的一端设置第二深沟球轴承2.9。

如图5~7所示，腰部俯仰关节还包括限位结构。腰俯轴端旋转法兰2.10上有第一腰俯挡块2.15，腰俯轴端固定法兰2.6上有第二腰俯挡块2.16和第三腰俯挡块2.17，第二腰俯挡块2.16和第三腰俯挡块2.17相配合限制腰俯轴端旋转法兰上的第一腰俯挡块运动范围，使得第一腰俯挡块2.15在第二腰俯挡块2.16和第三腰俯挡块2.17之间运动，进而限制腰部俯仰关节运动，为了方便运动角度的表达，本实施例定义如图3状态为为0°状态，机械躯干向左转动为负角度值，向右转动为为正角度值，第一腰俯挡块2.15在第二腰俯挡块2.16和第三腰俯挡块2.17之间可以运动的角度区间为0°~45°。

如图8所示，腰部旋转关节包括括腰转电机2.11、腰转支撑机构，腰转支撑机构包括腰转固定板2.12、第一h架2.13和第二h架2.14，腰转电机2.11设置在第一h架2.13和第二h架2.14之间且与腰转固定板2.12固定连接，第一h架2.13设置在腰转固定板2.12一侧，第二h架2.14设置腰转固定板2.12的另一侧，腰转固定板2.12与腰俯下板固定连接。

如图9~11所示，膝部机构3包括了膝部俯仰关节，膝部俯仰关节包括膝俯驱动机构，膝俯传动机构，膝俯上板3.1和膝俯下板3.8，膝俯驱动机构包括了膝俯电机3.2，膝俯固定法兰3.9、膝俯轴端固定法兰3.4、第一深沟球轴承2.7、膝俯芯轴3.5、第二深沟球轴承2.9和膝俯轴端旋转法兰3.6，膝俯传动机构包括膝俯轴端旋转法兰3.6和膝俯输出法兰3.10，膝府传动机构包括膝府轴端旋转法兰3.6和膝府输出法兰3.10，膝府输出法兰3.10和膝府轴端旋转法兰3.6固定安装在膝府上板3.1上，膝府固定法兰3.9和膝府轴端固定法兰3.4固定安装在膝府下板3.8上，膝府电机3.2的谐波减速器刚轮和膝府输出法兰3.10固定连接，膝府电机3.2的谐波减速器柔轮和膝府固定法兰3.9固定连接，膝府芯轴3.5穿过膝府轴端固定法兰3.9和膝府轴端旋转法兰3.6，膝府芯轴3.5靠近膝府电机3.2的一端设置第三深沟球轴承3.3，膝府芯轴3.5远离膝府电机3.2的一端设置第四深沟球轴承3.7。

膝部俯仰关节还包括限位结构。膝府轴端旋转法兰3.6上有第一膝府挡块3.11，膝府轴端固定法兰3.4上有第二膝府挡块3.12和第三膝府挡块3.13，第二膝府挡块3.12和第三膝府挡块3.13相配合限制膝府轴端旋转法兰3.6上的第一膝府挡块3.11运动范围，使得第一膝府挡块3.11在第二膝府挡块3.12和第三膝府挡块3.13之间运动，进而限制腰部俯仰关节运动，为了方便运动角度的表达，本实施例定义如图3状态为为0°状态，机械躯干向左转动为负角度值，向右转动为为正角度值，本实施例第一膝府挡块3.11在第二膝府挡块3.12和第三膝府挡块3.13之间可以运动的角度区间0°~30°。

膝俯下板3.8与基座4固定连接。

本发明还公开了包括了上述具体实施例中的服务机器人躯干的一种服务机械人。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。