本實(shí)用新型涉及仿人機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在仿人機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域中，仿人機(jī)器人穩(wěn)定的行走步態(tài)實(shí)驗(yàn)一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。而在進(jìn)行步態(tài)實(shí)驗(yàn)之前，對(duì)仿人機(jī)器人各關(guān)節(jié)(髖關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等)的零點(diǎn)位置進(jìn)行定位是一項(xiàng)必備工作?，F(xiàn)階段，受到仿人機(jī)器人各關(guān)節(jié)體積大小和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度的限制，大多采用外置定位裝置給機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的零點(diǎn)位置定位工作。而外置定位裝置受限于精度較高的加工、裝配要求，每次均需要經(jīng)歷安裝卸載機(jī)器人等繁瑣的過(guò)程，給實(shí)驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)諸多不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，能夠在仿人機(jī)器人通電后自動(dòng)檢測(cè)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的零點(diǎn)位置，并將髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)至檢測(cè)到的零點(diǎn)位置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述髖關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括用于連接大腿和軀干的髖關(guān)節(jié)連接組件、用于驅(qū)動(dòng)所述髖關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件以及用于檢測(cè)髖關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件，所述踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括用于連接小腿和腳掌的踝關(guān)節(jié)連接組件、用于驅(qū)動(dòng)所述踝關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件以及用于檢測(cè)踝關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件，其中：所述髖關(guān)節(jié)連接組件和所述踝關(guān)節(jié)連接組件中均包括十字件和主支撐件，所述十字件包括中心件、兩個(gè)第一零件、兩個(gè)第二零件以及兩個(gè)第三零件，所述兩個(gè)第一零件分別與所述中心件相連，所述兩個(gè)第二零件分別與所述兩個(gè)第一零件對(duì)應(yīng)相連，所述兩個(gè)第三零件分別與所述中心件相連；用于檢測(cè)髖關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件和用于檢測(cè)踝關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括兩個(gè)磁鐵和兩個(gè)霍爾檢測(cè)器，所述兩個(gè)磁鐵分別固定于所述兩個(gè)第三零件上，所述兩個(gè)霍爾檢測(cè)器均固定于所述主支撐件上，其中，每個(gè)磁鐵分別與一個(gè)霍爾檢測(cè)器配套使用，每個(gè)霍爾檢測(cè)器中均包括兩個(gè)探頭，所述兩個(gè)探頭分別位于所述磁鐵的兩側(cè)并與所述磁鐵相隔預(yù)設(shè)角度。

進(jìn)一步地，所述十字件中的各個(gè)相連的部件之間均通過(guò)定位銷(xiāo)進(jìn)行定位，并通過(guò)螺栓進(jìn)行固定連接。

進(jìn)一步地，所述髖關(guān)節(jié)連接組件和所述踝關(guān)節(jié)連接組件中還包括諧波減速器和電機(jī)端蓋，其中，所述十字件的一端與所述諧波減速器的柔輪通過(guò)螺栓固定相連，所述十字件的另一端通過(guò)軸和軸承與所述主支撐件相連，所述諧波減速器的鋼輪和所述主支撐件之間通過(guò)螺栓固定連接，所述電機(jī)端蓋和所述主支撐件之間通過(guò)螺栓固定連接。

進(jìn)一步地，用于驅(qū)動(dòng)所述髖關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件和用于驅(qū)動(dòng)所述踝關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括從動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪軸、電機(jī)、主動(dòng)帶輪軸和主動(dòng)帶輪，其中，所述從動(dòng)帶輪和所述從動(dòng)帶輪軸通過(guò)墊片和卡簧進(jìn)行固定連接，所述電機(jī)和所述主動(dòng)帶輪軸通過(guò)頂絲進(jìn)行固定連接，所述主動(dòng)帶輪軸和所述主動(dòng)帶輪通過(guò)墊片和卡簧進(jìn)行固定連接，所述從動(dòng)帶輪和所述主動(dòng)帶輪之間通過(guò)同步齒形帶進(jìn)行傳動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述霍爾檢測(cè)器中兩個(gè)探頭之間的夾角為20°。

進(jìn)一步地，所述磁鐵通過(guò)膠水固定于對(duì)應(yīng)的第三零件上。

本實(shí)用新型提供的一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)髖關(guān)節(jié)連接組件可以連接大腿和軀干，通過(guò)踝關(guān)節(jié)連接組件可以連接小腿和腳掌。在檢測(cè)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)位置時(shí)，可以在所述仿人機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)組件中的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，記錄兩個(gè)霍爾檢測(cè)器分別輸出的信號(hào)值，該信號(hào)值可以由磁鐵與探頭之間的距離來(lái)決定。在信號(hào)值最大時(shí)電機(jī)對(duì)應(yīng)的位置可以是磁鐵與其中一個(gè)探頭最接近的位置，這樣，將電機(jī)從該位置處反向轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)探頭之間夾角的一半角度，從而可以使得磁鐵位于兩個(gè)探頭正中間。在這種情況下，仿人機(jī)器人的雙腿能夠豎直站立，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)與豎直面也可以保持平行狀態(tài)，從而能夠在仿人機(jī)器人通電后自動(dòng)檢測(cè)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的零點(diǎn)位置，并將髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)至檢測(cè)得到的零點(diǎn)位置。

參照后文的說(shuō)明和附圖，詳細(xì)公開(kāi)了本申請(qǐng)的特定實(shí)施方式，指明了本申請(qǐng)的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本申請(qǐng)的實(shí)施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本申請(qǐng)的實(shí)施方式包括許多改變、修改和等同。

針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類(lèi)似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說(shuō)明

圖1為本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人的髖關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人的踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請(qǐng)實(shí)施方式中十字件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請(qǐng)實(shí)施方式中檢測(cè)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施方式，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

本申請(qǐng)實(shí)施方式提供一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。圖1為本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人的髖關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本申請(qǐng)實(shí)施方式提供的一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人的踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖1和圖2，所述髖關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括用于連接大腿和軀干的髖關(guān)節(jié)連接組件、用于驅(qū)動(dòng)所述髖關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件以及用于檢測(cè)髖關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件，所述踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括用于連接小腿和腳掌的踝關(guān)節(jié)連接組件、用于驅(qū)動(dòng)所述踝關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件以及用于檢測(cè)踝關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件。

在本實(shí)施方式中，所述髖關(guān)節(jié)連接組件和所述踝關(guān)節(jié)連接組件中均包括十字件1和主支撐件4。圖3為本申請(qǐng)實(shí)施方式中十字件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本申請(qǐng)實(shí)施方式中檢測(cè)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖1至圖4，所述十字件包括中心件10、兩個(gè)第一零件11、兩個(gè)第二零件12以及兩個(gè)第三零件13，所述兩個(gè)第一零件11分別與所述中心件10相連，所述兩個(gè)第二零件12分別與所述兩個(gè)第一零件11對(duì)應(yīng)相連，所述兩個(gè)第三零件13分別與所述中心件10相連。在本實(shí)施方式中，所述十字件中的各個(gè)相連的部件之間均通過(guò)定位銷(xiāo)進(jìn)行定位，并通過(guò)螺栓進(jìn)行固定連接。

在本實(shí)施方式中，所述髖關(guān)節(jié)連接組件和所述踝關(guān)節(jié)連接組件中還包括諧波減速器2和電機(jī)端蓋3，其中，所述十字件1的一端與所述諧波減速器2的柔輪通過(guò)螺栓固定相連，所述十字件1的另一端通過(guò)軸和軸承與所述主支撐件4相連，所述諧波減速器2的鋼輪和所述主支撐件4之間通過(guò)螺栓固定連接，所述電機(jī)端蓋3和所述主支撐件4之間通過(guò)螺栓固定連接。所述電機(jī)端蓋3可以用于封蓋所述電機(jī)7，以避免所述電機(jī)7在工作時(shí)引入過(guò)多的灰塵。

在本實(shí)施方式中，用于驅(qū)動(dòng)所述髖關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件和用于驅(qū)動(dòng)所述踝關(guān)節(jié)連接組件的驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括從動(dòng)帶輪5、從動(dòng)帶輪軸6、電機(jī)7、主動(dòng)帶輪軸8和主動(dòng)帶輪9，其中，所述從動(dòng)帶輪5和所述從動(dòng)帶輪軸6通過(guò)墊片和卡簧進(jìn)行固定連接，所述電機(jī)7和所述主動(dòng)帶輪軸8通過(guò)頂絲進(jìn)行固定連接，所述主動(dòng)帶輪軸8和所述主動(dòng)帶輪9通過(guò)墊片和卡簧進(jìn)行固定連接，所述從動(dòng)帶輪5和所述主動(dòng)帶輪9之間通過(guò)同步齒形帶14進(jìn)行傳動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，用于檢測(cè)髖關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件和用于檢測(cè)踝關(guān)節(jié)零點(diǎn)位置的檢測(cè)組件的結(jié)構(gòu)相同，均包括兩個(gè)磁鐵32和兩個(gè)霍爾檢測(cè)器31，所述兩個(gè)磁鐵32分別固定于所述兩個(gè)第三零件13上，所述兩個(gè)霍爾檢測(cè)器31均固定于所述主支撐件4上，其中，每個(gè)磁鐵分別與一個(gè)霍爾檢測(cè)器配套使用，每個(gè)霍爾檢測(cè)器中均包括兩個(gè)探頭311、312，所述兩個(gè)探頭311、312分別位于所述磁鐵32的兩側(cè)并與所述磁鐵32相隔預(yù)設(shè)角度。具體地，在本實(shí)施方式中，所述霍爾檢測(cè)器中兩個(gè)探頭311、312之間的夾角為20°，所述磁鐵32通過(guò)膠水固定于對(duì)應(yīng)的第三零件13上。

在本實(shí)施方式中，通過(guò)所述十字件1中的各個(gè)部件，所述髖關(guān)節(jié)連接組件和踝關(guān)節(jié)連接組件可以與仿人機(jī)器人中對(duì)應(yīng)的部位進(jìn)行連接。在電機(jī)7的帶動(dòng)下，主動(dòng)帶輪軸8可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以使得主動(dòng)帶輪9能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)帶輪9通過(guò)同步齒形帶14帶動(dòng)從動(dòng)帶輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，從動(dòng)帶輪軸6便可以帶動(dòng)十字件1進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以使得仿人機(jī)器人身體的各個(gè)部位進(jìn)行活動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，隨著髖關(guān)節(jié)連接組件和踝關(guān)節(jié)連接組件的轉(zhuǎn)動(dòng)，固定于第三零件13上的磁鐵32也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。由于固定于主支撐件4上的霍爾檢測(cè)器31是固定不動(dòng)的，因此所述磁鐵32會(huì)在兩個(gè)探頭311、312之間進(jìn)行往復(fù)的運(yùn)行。當(dāng)磁鐵靠近其中一個(gè)探頭時(shí)，霍爾檢測(cè)器輸出的信號(hào)值會(huì)由低變高，而當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離探頭時(shí)，霍爾檢測(cè)器輸出的信號(hào)值便會(huì)由高變低。這樣，在磁鐵進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，霍爾檢測(cè)器輸出的信號(hào)值也會(huì)往復(fù)變化。其中，信號(hào)值最大時(shí)對(duì)應(yīng)的位置是磁鐵最接近其中一個(gè)探頭的位置。這樣，在本實(shí)施方式中可以記錄下霍爾檢測(cè)器輸出的信號(hào)值中信號(hào)值最大時(shí)電機(jī)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)位置，在該目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)位置處，磁鐵與其中一個(gè)探頭最接近。當(dāng)磁鐵位于兩個(gè)探頭中間的位置時(shí)，可以對(duì)應(yīng)髖關(guān)節(jié)或者踝關(guān)節(jié)的零點(diǎn)位置。這樣，在記錄了所述目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)位置之后，可以將所述電機(jī)從所述目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)位置反向轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)探頭之間夾角的一半角度，從而達(dá)到所述仿人機(jī)器人的髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)位置。例如，在本實(shí)施方式中，兩個(gè)探頭之間的夾角為20°，這樣，所述電機(jī)只需反向轉(zhuǎn)動(dòng)10°，便可以使得磁鐵位于兩個(gè)探頭之間的中心位置，而該中心位置也正好對(duì)應(yīng)著髖關(guān)節(jié)或者踝關(guān)節(jié)的零點(diǎn)位置。

在本實(shí)施方式中，首先可以將仿人機(jī)器人吊裝在輔助支架上并緩慢抬高，使仿人機(jī)器人處于近似直立站立狀態(tài)。這時(shí)仿人機(jī)器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角均已經(jīng)靠近零點(diǎn)位置，相應(yīng)地，此時(shí)磁鐵位于霍爾檢測(cè)器的兩個(gè)探頭之間。

然后可以給仿人機(jī)器人通電，電機(jī)會(huì)按照計(jì)算機(jī)的指定程序，向一個(gè)方向緩慢旋轉(zhuǎn)一定角度。當(dāng)磁鐵靠近一個(gè)探頭時(shí)，霍爾檢測(cè)器的輸出信號(hào)值會(huì)由低變高；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離該探頭時(shí)，霍爾檢測(cè)器的輸出信號(hào)值會(huì)由高變低。計(jì)算機(jī)可以記錄下這一過(guò)程中輸出信號(hào)值最大時(shí)電機(jī)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)位置。

最后，計(jì)算機(jī)可以向電機(jī)發(fā)出指令，使電機(jī)從所述目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)位置處反向轉(zhuǎn)動(dòng)10°，從而達(dá)到各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)位置。

由上可見(jiàn)，本實(shí)用新型提供的一種具有零點(diǎn)位置檢測(cè)功能的仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)髖關(guān)節(jié)連接組件可以連接大腿和軀干，通過(guò)踝關(guān)節(jié)連接組件可以連接小腿和腳掌。在檢測(cè)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)位置時(shí)，可以在所述仿人機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)組件中的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，記錄兩個(gè)霍爾檢測(cè)器分別輸出的信號(hào)值，該信號(hào)值可以由磁鐵與探頭之間的距離來(lái)決定。在信號(hào)值最大時(shí)電機(jī)對(duì)應(yīng)的位置可以是磁鐵與其中一個(gè)探頭最接近的位置，這樣，將電機(jī)從該位置處反向轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)探頭之間夾角的一半角度，從而可以使得磁鐵位于兩個(gè)探頭正中間。在這種情況下，仿人機(jī)器人的雙腿能夠豎直站立，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)與豎直面也可以保持平行狀態(tài)，從而能夠在仿人機(jī)器人通電后自動(dòng)檢測(cè)髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的零點(diǎn)位置，并將髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)至檢測(cè)得到的零點(diǎn)位置。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳盡的描述，但在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本實(shí)用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。