[发明专利]一种基于皮带传动的仿人型平面多关节机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人传动技术领域，尤其涉及一种基于皮带传动的仿人型平面多关节机器人。

背景技术

机器人是整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学等多学科的产物，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。从应用环境出发，可将机器人分为两大类，即：工业机器人和特种机器人。工业机器人是面向工业技术领域的多关节机械手或多自由度机器人。特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，如娱乐机器人。娱乐机器人以供人观赏、娱乐为目的，可以像人、某种动物、童话或科幻小说中的人物等。机器人的功能，包括行走或完成动作，可以有语言能力，会唱歌，有一定的感知能力。如机器人歌手、足球机器人、玩具机器人、舞蹈机器人等。作为机器人设计中的一个重要组成部分，传动系统的设计十分重要。

目前机器人常采用的传动方式有链传动、滚珠丝杠传动、齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动等传动方式；然而大部分娱乐机器人，由于只需完成复杂的动作，且对运动精度要求不高，从而在设计中，采用上述的传动方式会使机器人结构设计异常复杂，配件制造困难，生产周期过长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于皮带传动的仿人型平面多关节机器人，旨在解决目前娱乐机器人采用的传动方式存在结构设计异常复杂，配件制造困难，生产周期过长的问题。

本发明是这样实现的，一种基于皮带传动的仿人型平面多关节机器人，所述基于皮带传动的仿人型平面多关节机器人在各运动部分连接处设置有连接轴，所述连接轴与仿人型平面多关节机器人所对应的的各运动部分固连在一起，连接轴上设置有活动带轮和固定带轮；电机通过皮带与活动带轮和固定带轮连接，不同连接轴的活动带轮和固定带轮之间通过皮带连接。

进一步，所述电机布置在仿人型平面多关节机器人的底座上。

进一步，所述固定带轮与连接轴固连，具有一个带槽，用于搭载连接上一级的皮带，通过皮带驱动与固定带轮固连的连接轴转动。

进一步，所述活动带轮相对于连接轴自由转动，具有内侧带槽和外侧带槽两个带槽，用于搭载连接上一级和下一级的皮带，通过活动带轮实现两级皮带间的传动。

进一步，所述基于皮带传动的仿人型平面多关节机器人由左、右两条类似的传动链构成，区别在右传动链只用来控制右小腿、右大腿、右大臂和右小臂的运动。

进一步，所述左传动链中，左小腿与底座的连接轴上有四组活动带轮和一组固定带轮，固定带轮通过皮带与电机相连接，驱动左小腿的运动，四组活动带轮的外侧带槽与电机相连，内侧带槽通过皮带与左大、小腿连接轴上相应的三组活动带轮的内侧带槽和一组固定带轮相连接，分别将动力传递至下一级活动带轮和左大、小腿连接轴。

进一步，所述左传动链中，左大腿、小腿连接轴上的固定带轮驱动左大腿运动，三组活动带轮的外侧带槽通过皮带与左大腿和胸腔连接轴上相应的三组活动带轮外侧带槽，将动力传递至下一级活动带轮。

进一步，左大腿和胸腔连接轴与左大腿和胸腔通过轴承连接，左大腿和胸腔连接轴相对于左大腿和胸腔自由转动，三组活动带轮内侧带槽通过皮带与左大臂和胸腔连接轴上相应的两组活动带轮的内侧带槽和一组固定带轮相连接，分别将动力传递至下一级活动带轮和左大臂与胸腔连接轴。

进一步，左大臂与胸腔连接轴上的固定带轮驱动左大臂运动，其中一组活动带轮外侧带槽通过皮带与左大、小臂连接轴上相应的固定带轮相连接，将动力传递至左大、小臂连接轴；另一组活动带轮的外侧带槽与头部和胸腔的连接轴上相应的固定带轮相连接，将动力传递至头部与胸腔连接轴。

进一步，头部与胸腔连接轴上的固定带轮驱动头部的运动；左大臂、小臂连接轴上的固定带轮驱动左小臂运动。

进一步，由于逐级传动具有相似性，这里以头部的摇摆运动加以说明：

电机通过皮带带动左小腿与底座连接轴上相应的一组活动带轮转动；左小腿与底座连接轴上的活动带轮通过皮带带动左大、小腿连接轴上相应的一组活动带轮转动；左大、小腿连接轴上的活动带轮通过皮带带动左大腿与胸腔连接轴上相应的一组活动带轮转动；左大腿与胸腔连接轴上的活动带轮通过皮带带动左大臂与胸腔连接轴上相应的一组活动带轮转动；左大臂与胸腔连接轴上的这组活动带轮通过皮带带动头部与胸腔连接轴上的固定带轮转动；头部与胸腔连接轴处的固连带轮与该连接轴固连，同时头部也与该连接轴固连，这样固定带轮的转动将带动头部发生摇摆运动。