一种人形机器人关节的中空走线布局结构的制作方法
本发明涉及人形机器人，尤其涉及一种人形机器人关节的中空走线布局结构。
背景技术：
1、人形机器人是一种以人体形态为参考、能够模拟人类运动的智能机器人系统。为实现仿人运动能力，人形机器人通常在肩关节、髋关节、腕关节等多自由度关节处配置多个驱动单元，并需要通过线缆将电源、控制信号及传感器信号传输至各关节末端执行器。随着人形机器人向高集成度、高灵活性方向发展，关节处的线缆布局问题日益成为制约整机性能的关键因素之一。
2、中空锥齿轮的内孔在不同径端之间存在空间转折，线缆在内孔中受到牵引时，易在内孔拐角区域与孔壁发生贴合，线缆在内孔中若无有效约束，在锥齿轮旋转过程中存在被卷入齿轮啮合区域的风险，造成线缆损毁乃至关节机构卡死。
技术实现思路
1、基于此，本发明有必要提供一种人形机器人关节的中空走线布局结构，以解决至少一个上述技术问题。
2、为实现上述目的，一种人形机器人关节的中空走线布局结构，包括：
3、中空锥齿轮组，包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮均有沿其轴线贯通的内孔；
4、走线支架，设置于第一锥齿轮的内孔内，且包括横向杆以及斜向杆；横向杆固定设置于第一锥齿轮的内孔的孔壁上，且沿内孔径向方向延伸，横向杆上设有横向滑环与滑动套杆，横向滑环与滑动套杆的内端抵持，滑动套杆滑动套设于横向杆外部，滑动套杆在远离孔壁的一端设有第一静电释放环；斜向杆转动连接于孔壁上，且连接点高于横向杆与孔壁的固定点，斜向杆与横向杆之间形成有初始夹角，斜向杆上滑动地套设有斜向滑环，斜向杆在远离孔壁的一端设有第二静电释放环；
5、线缆，用于电连接驱动器，线缆依次穿设于第一锥齿轮的内孔、第一静电释放环、第二静电释放环及第二锥齿轮的内孔中，线缆外壁与第一锥齿轮的内孔的孔壁、第二锥齿轮的内孔的孔壁及齿轮啮合区域之间均保持间隙。
6、优选地，走线支架还包括连杆机构，连杆机构包括连接杆、伸缩杆及支撑杆，连接杆与伸缩杆之间形成有钝角夹角，二者通过连接轴固定连接并共同构成刚性连接件，连接杆远离伸缩杆的一端与斜向滑环铰接，伸缩杆远离连接杆的一端与横向滑环铰接，连接轴与支撑杆的顶端转动连接。
7、优选地，走线支架还包括第一传动杆及第二传动杆；第一传动杆的上端转动连接于斜向杆的前端，第二传动杆的下端转动连接于滑动套杆的前端，第一传动杆的下端与第二传动杆的上端铰接；斜向杆、第一传动杆、第二传动杆与横向杆共同构成四边形联动机构，其中四边形联动机构具有左顶点、上顶点、右顶点及下顶点；左顶点为斜向杆与横向杆的轴线交点处，作为四边形联动机构的固定基准，上顶点为第一传动杆铰接于斜向杆上的铰接点，右顶点为第一传动杆与第二传动杆的铰接点；下顶点为第二传动杆与滑动套杆的铰接点。
8、优选地，第二传动杆在远离滑动套杆的一端设有重力复位件，重力复位件为半圆叉形结构，包括c形捕获叉及重心部；c形捕获叉固定于第二传动杆的前端，且沿第二传动杆的轴心朝向四边形联动机构外部，以围绕形成有c形捕获区域，重心部位于c形捕获叉的中心且位于右顶点的上方；重力复位件的c形捕获区域开口向外，用于捕捉并收纳支撑线缆，线缆在第一静电释放环与第二静电释放环之间的部分穿设经过c形捕获区域。
9、优选地，支撑杆顶端设置有摇杆台，刚性连接件的连接轴转动地安装于摇杆台上，连接杆与伸缩杆之间形成的夹角为钝角，使连接杆与伸缩杆在固定夹角处形成朝向横向杆一侧的折弯结构；
10、支撑杆底端固定连接于横向杆上，支撑杆与横向杆之间形成有支撑夹角，支撑杆两端的转动连接点分别限定支撑杆顶端与横向杆之间的相对位置关系，使连接轴受摇杆台约束。
11、优选地，第一静电释放环固定设置于滑动套杆远离第一锥齿轮的孔壁的末端，第一静电释放环的轴线与横向杆的轴线垂直；第二静电释放环固定设置于斜向杆远离第一锥齿轮的孔壁的末端，第二静电释放环的轴线与斜向杆末端的延伸方向共线；第一静电释放环与第二静电释放环的内径大于线缆的外径，第一静电释放环与第二静电释放环的横截面为圆形。
12、优选地，在线缆牵拉的过程中，斜向杆与横向杆之间的夹角由初始夹角转化至限位角度；
13、在初始夹角时，横向杆、斜向杆、连接杆、伸缩杆、横向滑环及斜向滑环处于初始几何位置，滑动套杆的内端与横向滑环抵持，滑动套杆外端与横向杆末端的相对位置对应滑动套杆缩回状态；
14、在限位角度时，横向杆、斜向杆、连接杆、伸缩杆、横向滑环及斜向滑环处于最大行程几何位置，滑动套杆外端超出横向杆末端的距离对应滑动套杆最大伸出行程；
15、滑动套杆沿横向杆轴线方向的最大伸出行程由连接杆与支撑杆的杆长比例及横向滑环与斜向滑环之间的几何关系共同决定。
16、优选地，第一锥齿轮包括内孔轴筒与齿圈；内孔轴筒为中空圆筒形结构，内孔为圆柱形且沿内孔轴筒的轴线贯通内孔轴筒，齿圈设置于内孔轴筒的上部外侧；
17、内孔轴筒的外周面与齿圈的内周面之间设有轴承组件，轴承组件包括上轴承座圈、推力滚子轴承及下轴承座圈，上轴承座圈与下轴承座圈分别设置于推力滚子轴承的轴线方向两侧，推力滚子轴承、上轴承座圈及下轴承座圈均介于内孔轴筒外周面与齿圈内周面之间；齿圈经轴承组件套设于内孔轴筒外周，齿圈与内孔轴筒之间形成绕其共同轴线的相对转动配合，内孔轴筒固定不转。
18、优选地，第二锥齿轮具有与第一锥齿轮相对应的内孔轴筒与齿圈，第一锥齿轮的齿圈与第二锥齿轮的齿圈相互啮合，啮合区域位于第一锥齿轮内孔轴筒轴线与第二锥齿轮内孔轴筒轴线的交汇区域，第一锥齿轮内孔轴筒轴线与第二锥齿轮内孔轴筒的轴线之间形成轴线夹角，轴线夹角与走线支架中斜向杆与横向杆的限位角度对应。
19、优选地，线缆包括弧线伸展段与螺旋收缩段；弧线伸展段位于穿设过第一静电释放环之后的部分，螺旋收缩段位于第一锥齿轮的内孔的内侧下部，螺旋收缩段的螺旋轴线与第一锥齿轮轴线共线，螺旋收缩段的轴向弹性回复力通过第一静电释放环与重力复位件中重心部产生的重力力矩共同作用于滑动套杆，使走线支架在线缆牵引力撤除后回复至初始夹角对应的几何构型。
20、本发明的第一锥齿轮采用内孔轴筒与齿圈分体设计，齿圈经轴承组件套设于内孔轴筒外周并相对内孔轴筒转动，内孔轴筒保持固定，走线支架固定于内孔轴筒内孔孔壁上，使线缆在锥齿轮旋转过程中不随齿圈转动，从根本上消除线缆随齿轮旋转引起的扭转疲劳问题。
21、走线支架的横向杆与斜向杆分别在远离孔壁的一端设有第一静电释放环与第二静电释放环，对线缆施加径向约束，使线缆在第一锥齿轮内孔的全程穿设路径中与内孔孔壁之间保持间隙，避免线缆在锥齿轮旋转过程中与孔壁发生贴合摩擦，有效延长线缆使用寿命。
22、走线支架的横向杆、斜向杆、连接杆、伸缩杆、支撑杆、横向滑环、斜向滑环、滑动套杆、第一静电释放环及第二静电释放环均由防静电材料制成，各构件在铰接点、滑动配合面及固定连接处相互电气导通，形成覆盖走线支架全体构件的连续静电导出网络，并经横向杆与第一锥齿轮的内孔的孔壁的固定连接结构将静电导出至关节壳体，有效防止线缆运动摩擦产生的静电积累对精密信号传输造成干扰。