该仿生机械结构参考经典科幻IP中的人形机器人形象做实体化结构落地,整体采用类人躯干比例做结构拆分,从颈部关节到肩、肘、胸段的连接结构都做了可动性预留,颈部采用多段叠片式回转结构,每段叠片间预留转动间隙,可实现俯仰、侧摆、回转三个自由度的动作,适配类人头部的姿态调整需求,这类多段叠片关节在工业人形机器人的颈部结构中也有同类应用,可在紧凑空间内实现多自由度动作,同时保证结构支撑强度。肩部关节采用同轴回转副设计,关节外侧做圆形端盖封装,内部预留轴承安装位,可承载上臂结构的全部载荷,同时实现上臂的前后摆动、侧抬动作,关节处的连接臂采用变截面设计,靠近关节端做加厚处理提升抗扭强度,远离关节端逐步收窄,兼顾结构强度与整体造型的线条流畅度。
胸段结构采用分块式钣金拼接思路,左右对称布置两块弧形护板,护板边缘做折弯处理提升自身刚度,中间预留内部走线与核心构件的安装空间,这类分块式护板结构在工业服务机器人的外壳设计中十分常见,既可以通过分块设计降低单个零件的加工难度,也能方便后期内部构件的检修维护,不需要整体拆解外壳即可完成局部构件的更换。上臂与躯干的连接位置做了限位结构设计,可避免关节转动超程造成结构磕碰,转动副的接触面做了耐磨处理预留,实际生产中可加装聚四氟乙烯耐磨垫片,降低长期转动带来的结构磨损,提升整体结构的使用寿命。
整体结构的外露部分全部采用金属质感的外观处理,棱角处做小半径倒角处理,既避免锐边带来的安全隐患,也能让光线在结构表面形成更有层次的反射效果,还原科幻作品中机械质感的视觉表现。从安装边界来看,整体结构的躯干宽度控制在合理范围内,肩宽尺寸符合类人结构的常规比例,不需要额外占用过大的安装空间,可直接放置于常规展示台做静态展示,若要做动态可动版本,也可在各关节位置加装微型伺服舵机,关节内部的中空空间可容纳舵机走线,不需要额外在结构外表面布置线槽,保证外观的整体性。
这类仿生机械结构除了作为文创展示作品外,其关节设计思路也可给工业人形机器人、服务迎宾机器人的结构设计提供参考,尤其是多段式颈部关节、分块式躯干护板的设计逻辑,可直接平移应用到同类商用机器人的结构开发中,平衡结构强度、可动性与外观表现三者的关系。在结构建模过程中,所有连接位置都做了装配干涉检查,各关节在全行程转动范围内不会出现零件磕碰,相邻零件的配合面预留了合理的装配公差,可适配3D打印、钣金加工、机加工等多种加工工艺,不需要对结构做大幅修改即可投入实际生产制作。胸段下方的腰腹位置预留了回转关节的安装接口,可拓展连接下肢结构,实现完整的人形机器人整体搭建,接口采用标准法兰式连接,孔位做等距圆周布置,可适配多数常规规格的回转支撑构件,拓展性较强。
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- 系统要求: STEP / IGES,Rendering,Snagit
- 软件分类: 机器人












