[发明专利]欠驱动双足步行机器人行走机构

权利要求书

1.一种欠驱动双足步行机器人行走机构，主要由手臂、上身、髋关节、大腿、膝关节、小腿、脚等七部分组成，共10个DOF自由度，其中，上身1DOF，双臂2×1DOF，髋关节1DOF，双腿膝关节2×1DOF，双脚踝关节2×1DOF，侧向脚与地面之间2×1DOF，在这10个自由度中，仅对3个自由度进行驱动，其中膝关节、踝关节不进行驱动，双臂分别通过机械链接机构与对侧的腿联动，其特征在于髋关节采用集成联动-驱动髋关节机构(6)，所说的集成联动-驱动髋关节机构(6)主要由安装在机器人上身的髋关节器件安装板(13)、使机器人的上身始终保持在双腿的角平分线上的角平分线联动机构(15)、驱动电动机不完全齿轮传动机构(11)、将驱动电动机的输出力矩最终转化为双腿间的相对力矩的双向驱动机构(12)四个部分组成；机器人双脚采用双层结构的多模式弹性脚；双脚中的每一只都具有一作为上脚板的上平板、以及一作为下脚板的下平板；对于每单只脚来说，其上、下两平板(30、34)之间的内侧设置一对弹性支撑座(31)，并在上述内侧安装弹簧以对上述上、下平板进行支撑，使上脚板能够在弹性支撑座上上下运动很小的一段距离，同时，每单只脚的上、下两平板(30、34)之间的外侧安装侧向自由度可调被动弹性机构(33)，每只脚的下脚底板的四个对角安装弹簧支撑的滚轮机构(32)，调节支承着上述滚轮机构的上述弹簧的弹力，使得四个滚轮机构能够支撑脚的重量，当机器人的脚受到一定压力时，下脚板能与地面接触；下平板后面和踝关节上方用一开关控制的弹簧连接，使得所述开关控制的弹簧只在机器人摆动腿刚离开地面时和即将接触地面时作用；所说的髋关节角平分线机构(12)由正向传动齿轮机构(17)、反向传动齿轮机构(18)、自由转轴(16)三个主要功能部件组成，自有转轴(16)安装在机器人上身，可以自由转动，正向、反向两套传动齿轮机构(17、18)的一端与自由转轴(16)固定在一起，而另一端分别与两条大腿相连接；所说的双向驱动机构主要由两套所述驱动电动机(20)，两套传动齿轮(28)，两套驱动力矩传动轴(22、23)，两套钢索滑轮(26)，两套牵拉钢索(27)组成，所述两套驱动电动机(20)安装在髋关节器件安装板(13)上，钢索滑轮(26)与传动齿轮(28)固连，每个驱动电动机的驱动力矩经过减速器放大后，驱动钢索的滑轮(26)转动，钢索滑轮(26)通过牵拉钢索(27)控制大腿的牵拉，该驱动力矩经牵拉钢索(27)的反向传动后，带动另外一侧的转轴沿相反的方向转动；所说的驱动电动机不完全齿轮机构(11)是在电动机力矩输出轴安装不完全齿轮(19)，不完全齿轮的齿轮部分与传动齿轮(28)啮合，在需要驱动力矩输出时，驱动电动机输出驱动力矩对机器人系统进行驱动，而不需要进行驱动时，不完全齿轮旋转至合适位置，脱离传动齿轮的啮合状态，将驱动电动机力矩输出机构与系统完全隔离开，实现机器人的无驱动行走模式。