一种人形机器人关节360°回转装置的制作方法

本发明涉及人形机器人，更具体地说，本发明涉及一种人形机器人关节360°回转装置。

背景技术：

1、人形机器人作为仿人型智能装备，可在人类环境中实现协同作业、工具操作与自然交互，其肢体关节的运动灵活性与定位稳定性直接决定作业能力，肩、髋、腕、腰等关键关节处通常需配置回转装置以实现肢体的旋转与角度调节。关节360°回转装置作为人形机器人的核心模组，需满足无限制连续旋转、角度可调且定位可靠的使用需求；

2、然而现有技术中的人形机器人关节回转装置仍存在诸多技术缺陷，多数回转装置的旋转范围存在明显限制，无法实现360°无死角连续回转，大幅缩小了机器人的末端操作空间，难以完成后方抓取、肢体环绕等复杂动作；

3、连接臂的角度调节结构缺乏可靠的自锁能力，调节后易受外力发生角度偏移，导致作业姿态失控，影响操作精准度；回转组件整体为固定设置，无法实现作业位置的水平微调，适配不同作业距离的能力较差；

4、部分装置缺乏精准的旋转角度感应结构，无法对回转角度进行实时反馈与精准控制，进一步降低了作业稳定性，为此提供一种人形机器人关节360°回转装置。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种人形机器人关节360°回转装置，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种人形机器人关节360°回转装置，包括基座，所述基座上设置有回转组件；

3、所述回转组件包括设置于基座顶部一侧的滑筒，所述滑筒远离基座的一端固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端传动连接有第一连接臂，所述第一连接臂远离伺服电机的底部铰接有角度可调的第二连接臂，所述第二连接臂远离第一连接臂的底端铰接有角度可调的第三连接臂；

4、所述第一连接臂与第二连接臂的连接处、第二连接臂与第三连接臂的连接处均设置有自锁组件，所述自锁组件用于对角度调节后的第一连接臂与第二连接臂、第二连接臂与第三连接臂进行位置锁定。

5、进一步地，所述第一连接臂的中部固定设置有中心柱，所述中心柱的外侧周向均匀布置有若干滑杆，所述伺服电机的输出端与中心柱通过联轴器固定连接，所述伺服电机通过驱动中心柱旋转，带动第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂同步绕中心柱轴线°旋转，多个所述滑杆远离第一连接臂的一端均延伸至伺服电机的壳体内部，并与伺服电机滑动配合，所述伺服电机的外侧壁固定安装有传感器，所述传感器用于感应回转组件的实时旋转角度。

6、进一步地，所述自锁组件包括分别固定安装在第一连接臂与第二连接臂连接处、第二连接臂与第三连接臂连接处的连接罩，各所述连接罩的内侧均转动连接有连接轴，其中第一连接臂与第二连接臂之间的连接轴一端与第二连接臂的端部固定连接，第二连接臂与第三连接臂之间的连接轴一端与第三连接臂的端部固定连接，所述连接轴位于连接罩内部的一端固定套设有转盘，所述转盘的外周壁固定设置有蜗轮，所述蜗轮与转盘同轴设置，所述蜗轮的一侧啮合有蜗杆，所述蜗杆的中心处固定穿设有转轴，所述转轴水平横置在连接罩内部，且转轴的两端均与连接罩的内侧壁转动连接，所述蜗杆随转轴旋转时带动蜗轮、转盘和连接轴同步旋转，实现连接臂的角度调节，所述蜗杆与蜗轮的啮合结构形成自锁，防止连接臂受外力发生角度偏移，所述连接罩的外侧壁嵌入固定有驱动马达，所述驱动马达的输出端与转轴的一端固定连接，用于驱动转轴旋转，其中，第一连接臂与第二连接臂之间的连接罩固定在第一连接臂上，第二连接臂与第三连接臂之间的连接罩固定在第二连接臂上。

7、进一步地，所述第三连接臂远离第二连接臂的一端固定安装有仿真手，所述仿真手的外侧壁固定设置有摄像头，所述摄像头用于对作业环境进行扫描定位，所述仿真手包括手掌部和若干个手指部，且各所述手指部和手掌部之间分别设置有微型电动推杆，由微型电动推杆驱动手指部在手掌部上偏转，用于对物品抓握。所述基座上开设有安装孔，所述安装孔与滑筒同轴设置，所述安装孔的内部嵌入固定有液压杆，所述液压杆的输出端与滑筒的底部固定连接，用于驱动滑筒沿轴线方向横移。

8、本发明的技术效果和优点：

9、1、本发明通过伺服电机与中心柱的传动配合，结合滑杆的导向限位，实现了回转组件绕中心柱轴线的360°无死角连续回转，有效扩展了人形机器人的末端操作空间，使其可完成后方抓取、肢体环绕等复杂动作，提升了肢体运动灵活性。

10、2、本发明在各连接臂的连接处设置蜗轮蜗杆式自锁组件，利用蜗轮蜗杆的传动逆止特性，在连接臂角度调节后实现可靠的机械自锁，有效防止连接臂受外力发生角度偏移，保证了机器人作业姿态的稳定性，解决了现有装置角度定位不可靠的问题。

11、3、本发明通过在基座上设置液压杆与滑筒配合，实现了回转组件沿轴线方向的水平横移，可根据作业需求微调回转组件的作业位置，提升了装置对不同作业距离的适配能力，进一步扩大了作业范围。可实时感应回转组件的旋转角度并将信号反馈至机器人控制系统，实现了旋转角度的精准检测与调控，解决了现有装置角度控制不精准的问题，提升了作业精度。

12、4、本发明采用多段铰接的连接臂结构，配合自锁组件可灵活调节各连接臂的相对角度，能适配多种作业姿态，同时第三连接臂末端的摄像头可对作业环境进行扫描定位，为仿真手的操作提供精准的位置依据，进一步提升了装置的作业精准度。

1.一种人形机器人关节360°回转装置，包括基座（1），其特征在于：所述基座（1）上设置有回转组件；

2.根据权利要求1所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述第一连接臂（4）的中部固定设置有中心柱（7），所述中心柱（7）的外侧周向均匀布置有若干滑杆（8），所述伺服电机（3）的输出端与中心柱（7）通过联轴器固定连接，所述伺服电机（3）通过驱动中心柱（7）旋转，带动第一连接臂（4）、第二连接臂（5）和第三连接臂（6）同步绕中心柱（7）轴线360°旋转。

3.根据权利要求2所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：多个所述滑杆（8）远离第一连接臂（4）的一端均延伸至伺服电机（3）的壳体内部，并与伺服电机（3）滑动配合，所述伺服电机（3）的外侧壁固定安装有传感器（9），所述传感器（9）用于感应回转组件的实时旋转角度。

4.根据权利要求1所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述自锁组件包括分别固定安装在第一连接臂（4）与第二连接臂（5）连接处、第二连接臂（5）与第三连接臂（6）连接处的连接罩（14），各所述连接罩（14）的内侧均转动连接有连接轴（17），其中第一连接臂（4）与第二连接臂（5）之间的连接轴（17）一端与第二连接臂（5）的端部固定连接，第二连接臂（5）与第三连接臂（6）之间的连接轴（17）一端与第三连接臂（6）的端部固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述连接轴（17）位于连接罩（14）内部的一端固定套设有转盘（16），所述转盘（16）的外周壁固定设置有蜗轮（15），所述蜗轮（15）与转盘（16）同轴设置。

6.根据权利要求5所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述蜗轮（15）的一侧啮合有蜗杆（19），所述蜗杆（19）的中心处固定穿设有转轴（18），所述转轴（18）水平横置在连接罩（14）内部，且转轴（18）的两端均与连接罩（14）的内侧壁转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述蜗杆（19）随转轴（18）旋转时带动蜗轮（15）、转盘（16）和连接轴（17）同步旋转，实现连接臂的角度调节，所述蜗杆（19）与蜗轮（15）的啮合结构形成自锁，防止连接臂受外力发生角度偏移。

8.根据权利要求7所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述连接罩（14）的外侧壁嵌入固定有驱动马达（20），所述驱动马达（20）的输出端与转轴（18）的一端固定连接，用于驱动转轴（18）旋转，其中，第一连接臂（4）与第二连接臂（5）之间的连接罩（14）固定在第一连接臂（4）上，第二连接臂（5）与第三连接臂（6）之间的连接罩（14）固定在第二连接臂（5）上。

9.根据权利要求1所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述第三连接臂（6）远离第二连接臂（5）的一端固定安装有仿真手（12），所述仿真手（12）的外侧壁固定设置有摄像头（13），所述摄像头（13）用于对作业环境进行扫描定位；

10.根据权利要求1所述的一种人形机器人关节360°回转装置，其特征在于：所述基座（1）上开设有安装孔（10），所述安装孔（10）与滑筒（2）同轴设置，所述安装孔（10）的内部嵌入固定有液压杆（11），所述液压杆（11）的输出端与滑筒（2）的底部固定连接，用于驱动滑筒（2）沿轴线方向横移。