電驅(qū)動四足仿生機器人制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了電驅(qū)動四足仿生機器人，包括驅(qū)動機器人運動的電控系統(tǒng)，還包括頭部，所述頭部通過頸部、頭部連桿與前軀干連接，頭部和頸部聯(lián)動，所述前軀干與后軀干連接；所述后軀干的后部設(shè)有尾部，所述尾部還通過尾部連桿與所述前軀干鉸接，實現(xiàn)尾部與前軀干的聯(lián)動；所述前軀干的兩側(cè)分別設(shè)有前腿，所述后軀干的兩側(cè)分別設(shè)有后腿；所述后腿的長度長于前腿；所述前軀干的最寬處寬于后軀干的最寬處。前后軀干單獨設(shè)計，通過腰部自由度連接，腰部自由度可實現(xiàn)前后軀干的相對俯仰運動，使得整體運動更加協(xié)調(diào)、穩(wěn)定。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及仿生機器人
，尤其涉及一種電驅(qū)動四足仿生機器人。
技術(shù)介紹
腿足式機器人是移動機器人領(lǐng)域的一個重要分支，與常見的輪式或履帶式移動機器人相比，腿足式機器人具有更好的移動靈活性和復(fù)雜地形的適應(yīng)能力。其中四足機器人相對于單足或雙足機器人運動更加穩(wěn)定，與六足或更多足的機器人相比結(jié)構(gòu)又更加簡單，因此四足機器人成為了機器人界一個新的研究熱點。自上世紀(jì)60年代后期以來，國內(nèi)外許多科學(xué)家開始研究開發(fā)機器人實驗平臺，國外較有代表性的有美國的BigDog、LittleDog和LS3機器人，意大利的HyQ機器人，瑞士的StralETH機器人、日本的Tekken和TITAN系列機器人等，國內(nèi)則先后有清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、山東大學(xué)、國防科技大學(xué)等多家單位研制了不同形式的四足機器人并取得了一定的成果。然而上述機器人均針對實驗室研究或特殊任務(wù)設(shè)計，且造價昂貴。近年來出現(xiàn)了一批小型商業(yè)化的四足機器人，但其結(jié)構(gòu)仿生性差，體態(tài)不夠逼真，行走速度慢，動作規(guī)劃欠缺，步態(tài)穩(wěn)定性差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了解決上述問題，提供一種電驅(qū)動四足仿生機器人，前后軀干單獨設(shè)計，通過腰部自由度連接，腰部自由度可實現(xiàn)前后軀干的相對俯仰運動，使得整體運動更加協(xié)調(diào)、穩(wěn)定。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：電驅(qū)動四足仿生機器人，包括驅(qū)動機器人運動的電控系統(tǒng)，還包括頭部，所述頭部通過頸部、頭部連桿與前軀干連接，頭部和頸部聯(lián)動，所述前軀干與后軀干連接；所述后軀干的后部設(shè)有尾部，所述尾部還通過尾部連桿與所述前軀干鉸接，實現(xiàn)尾部與前軀干的聯(lián)動；所述前軀干的兩側(cè)分別設(shè)有前腿，所述后軀干的兩側(cè)分別設(shè)有后腿；所述后腿的長度長于前腿；所述前軀干的最寬處寬于后軀干的最寬處。所述前軀干包括依次相接的前軀干前部、前軀干中部和前軀干后部，所述前軀干前部的寬度小于前軀干后部的寬度，所述前軀干后部的寬度小于前軀干中部的寬度。所述后軀干包括依次相接的后軀干前部、后軀干中部和后軀干后部，所述后軀干后部的寬度小于后軀干前部的寬度，所述后軀干前部的寬度小于后軀干中部的寬度。所述前軀干后部與后軀干前部鉸接，形成腰部。這樣整體是肩寬胯窄，加之腰部的自由度，總體呈現(xiàn)前寬后窄中間細(xì)的結(jié)構(gòu)，使得體態(tài)更加優(yōu)美。前后軀干單獨設(shè)計，通過腰部自由度連接，腰部自由度可實現(xiàn)前后軀干的相對俯仰運動，使得整體運動更加協(xié)調(diào)、穩(wěn)定。所述前軀干前部與所述頸部的一端和頭部連桿的一端都鉸接，所述頸部的另一端和頭部連桿的另一端都與頭部鉸接。頸部和頭部連桿的兩端分別固定在頭部和前軀干，其四個鉸接點形成四個自由度的封閉四邊形，由頸部與前軀干連接處的主動自由度實現(xiàn)頭頸聯(lián)動效果。頭部連桿機構(gòu)的優(yōu)點是：可以保證在調(diào)節(jié)頭部傳感器相對位置時，不改變傳感器相對軀干的姿態(tài)，保證測量場相對于軀干的有效范圍。所述尾部的兩端中的一端設(shè)有上下兩個鉸接點，所述后軀干后部與所述尾部的上鉸接點鉸接，所述尾部的下鉸接點與所述尾部連桿的一端鉸接，所述尾部連桿的另一端與所述前軀干后部鉸接。尾部通過尾部連桿與腰部自由度聯(lián)動。尾部連桿的兩端分別鉸接在前軀干后部和尾部，加之尾部與后軀干的鉸接點和腰部的鉸接點，形成四個自由度的封閉四邊形，由腰部主動自由度實現(xiàn)尾部的聯(lián)動效果。可根據(jù)頭部的前后移動，而由腰部帶動尾部的相對移動，從而在體型運動及調(diào)整過程中保持整體質(zhì)心穩(wěn)定。所述前腿包括肩部橫擺關(guān)節(jié)，所述肩部橫擺關(guān)節(jié)的上端鉸接前軀干，下端通過肩部俯仰關(guān)節(jié)鉸接第一前臂，所述第一前臂通過肘部俯仰關(guān)節(jié)鉸接第二前臂，所述第二前臂通過腕關(guān)節(jié)鉸接前腳趾，所述第二前臂與前腳趾之間連接彈性減振體。所述后腿包括髖部橫擺關(guān)節(jié)，所述髖部橫擺關(guān)節(jié)的上端鉸接后軀干，下端通過髖膝俯仰關(guān)節(jié)鉸接第一后臂，所述第一后臂通過踝關(guān)節(jié)鉸接第二后臂，所述第二后臂通過指關(guān)節(jié)鉸接后腳趾，所述第二后臂與后腳趾之間連接彈性減振體。仿照四足哺乳動物髖關(guān)節(jié)及腿部骨骼結(jié)構(gòu)，采用前、后腿尺寸不同的方案，通過前后腿不同的連接件，后腿連接件略長且成一定得角度，其后腿驅(qū)動功率較大。前后腿均包含三個主動自由度和一個從動自由度；在關(guān)節(jié)拓?fù)浞矫妫捎昧巳馐疥P(guān)節(jié)拓?fù)洌笸却笸炔糠烛?qū)動采用髖膝一體的結(jié)構(gòu)，增加后擺范圍，后腿的踝關(guān)節(jié)可以起到調(diào)節(jié)腿部長度以及輔助發(fā)力的效果。其優(yōu)點是增加并優(yōu)化了腿部的工作空間，足端具備更大且有效的運動范圍，更加適合高速行走或者奔跑，采用更加仿生的關(guān)節(jié)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得站立體態(tài)更美觀、生動；且運動時，前腿轉(zhuǎn)向并輔助驅(qū)動，后腿驅(qū)動，提高了運動的機動性，并使動作更加自如，仿生。本專利技術(shù)前后腿采用獨有的指關(guān)節(jié)的彈性減震體，分別安裝在前腿的腕關(guān)節(jié)與前腳趾之間，以及后腿的指關(guān)節(jié)與后腳趾之間。通過彈性減震體和從動的腕關(guān)節(jié)自由度和指關(guān)節(jié)自由度，降低腿部與地面的撞擊，起到保護驅(qū)動器，保持軀干運動穩(wěn)定的作用。所述后腿髖膝俯仰關(guān)節(jié)的下端向尾部方向傾斜。所述彈性減振體為壓縮彈簧、橡膠彈簧、復(fù)合彈簧、油氣或空氣彈簧。本專利技術(shù)的有益效果：1本專利技術(shù)的頭部與軀干采用頭部連桿機構(gòu)，可以保證在調(diào)節(jié)頭部傳感器相對位置時，不改變傳感器相對軀干的姿態(tài)，保證測量場相對于軀干的有效范圍。2腰部主動自由度實現(xiàn)尾部的聯(lián)動，可根據(jù)頭部的前后移動，而由腰部帶動尾部的相對移動，從而在體型運動及調(diào)整過程中保持整體質(zhì)心穩(wěn)定。3增加并優(yōu)化了腿部的工作空間，足端具備更大且有效的運動范圍，更加適合高速行走或者奔跑，采用更加仿生的關(guān)節(jié)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得站立體態(tài)更美觀、生動；且運動時，前腿轉(zhuǎn)向并輔助驅(qū)動，后腿驅(qū)動，提高了運動的機動性，并使動作更加自如，仿生。4通過彈性減震體和從動的腕關(guān)節(jié)自由度和趾關(guān)節(jié)自由度，降低腿部與地面的撞擊，起到保護驅(qū)動器，保持軀干運動穩(wěn)定的作用。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的俯視圖；圖2為本專利技術(shù)的正視圖；圖3為前腿站立示意圖；圖4為后腿站立示意圖；圖5為本專利技術(shù)的軸測圖；其中，1.頭部，2.前軀干，3.后軀干，4.尾部，5.頭部連桿，6.頸部，7.尾部連桿，8.腰部，9.前腿，10.后腿，11.彈性減振體，12.第一前臂，13第二前臂，14第一后臂，15第二后臂，9.1肩部橫擺關(guān)節(jié),9.2肩部俯仰關(guān)節(jié),9.3肘部俯仰關(guān)節(jié),9.4腕關(guān)節(jié)；10.1髖部橫擺關(guān)節(jié),10.2髖膝俯仰關(guān)節(jié),10.3踝關(guān)節(jié),10.4指關(guān)節(jié)。具體實施方式下面結(jié)合附圖與實施例對本專利技術(shù)作進一步說明。如圖1和圖2所示，電驅(qū)動四足仿生機器人，包括驅(qū)動機器人運動的電控系統(tǒng)，還包括頭本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
電驅(qū)動四足仿生機器人，包括驅(qū)動機器人運動的電控系統(tǒng)，其特征是，還包括頭部，所述頭部通過頸部、頭部連桿與前軀干連接，頭部和頸部聯(lián)動，所述前軀干與后軀干連接；所述后軀干的后部設(shè)有尾部，所述尾部還通過尾部連桿與所述前軀干鉸接，實現(xiàn)尾部與前軀干的聯(lián)動；所述前軀干的兩側(cè)分別設(shè)有前腿，所述后軀干的兩側(cè)分別設(shè)有后腿；所述后腿的長度長于前腿；所述前軀干的最寬處寬于后軀干的最寬處。

【技術(shù)特征摘要】
1.電驅(qū)動四足仿生機器人，包括驅(qū)動機器人運動的電控系統(tǒng)，其特征是，還包括頭部，
所述頭部通過頸部、頭部連桿與前軀干連接，頭部和頸部聯(lián)動，所述前軀干與后軀干連接；
所述后軀干的后部設(shè)有尾部，所述尾部還通過尾部連桿與所述前軀干鉸接，實現(xiàn)尾部與前
軀干的聯(lián)動；所述前軀干的兩側(cè)分別設(shè)有前腿，所述后軀干的兩側(cè)分別設(shè)有后腿；所述后腿
的長度長于前腿；所述前軀干的最寬處寬于后軀干的最寬處。
2.如權(quán)利要求1所述電驅(qū)動四足仿生機器人，其特征是，所述前軀干包括依次相接的前
軀干前部、前軀干中部和前軀干后部，所述前軀干前部的寬度小于前軀干后部的寬度，所述
前軀干后部的寬度小于前軀干中部的寬度。
3.如權(quán)利要求2所述電驅(qū)動四足仿生機器人，其特征是，所述后軀干包括依次相接的后
軀干前部、后軀干中部和后軀干后部，所述后軀干后部的寬度小于后軀干前部的寬度，所述
后軀干前部的寬度小于后軀干中部的寬度。
4.如權(quán)利要求3所述電驅(qū)動四足仿生機器人，其特征是，所述前軀干后部與后軀干前部
鉸接。
5.如權(quán)利要求2所述電驅(qū)動四足仿生機器人，其特征是，所述前軀干前部與所述頸部的
一端和頭部連桿的一端都鉸接，所述頸部的另一端和頭部連桿的另一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范永，陳彬，
申請(專利權(quán))人：山東優(yōu)寶特智能機器人有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37