[发明专利]电驱动四足仿生机器人

说明书

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，尤其涉及一种电驱动四足仿生机器人。

背景技术

腿足式机器人是移动机器人领域的一个重要分支，与常见的轮式或履带式移动机器人相比，腿足式机器人具有更好的移动灵活性和复杂地形的适应能力。其中四足机器人相对于单足或双足机器人运动更加稳定，与六足或更多足的机器人相比结构又更加简单，因此四足机器人成为了机器人界一个新的研究热点。

自上世纪60年代后期以来，国内外许多科学家开始研究开发机器人实验平台，国外较有代表性的有美国的BigDog、LittleDog和LS3机器人，意大利的HyQ机器人，瑞士的StralETH机器人、日本的Tekken和TITAN系列机器人等，国内则先后有清华大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、上海交通大学、山东大学、国防科技大学等多家单位研制了不同形式的四足机器人并取得了一定的成果。然而上述机器人均针对实验室研究或特殊任务设计，且造价昂贵。

近年来出现了一批小型商业化的四足机器人，但其结构仿生性差，体态不够逼真，行走速度慢，动作规划欠缺，步态稳定性差。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电驱动四足仿生机器人，前后躯干单独设计，通过腰部自由度连接，腰部自由度可实现前后躯干的相对俯仰运动，使得整体运动更加协调、稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

电驱动四足仿生机器人，包括驱动机器人运动的电控系统，还包括头部，所述头部通过颈部、头部连杆与前躯干连接，头部和颈部联动，所述前躯干与后躯干连接；所述后躯干的后部设有尾部，所述尾部还通过尾部连杆与所述前躯干铰接，实现尾部与前躯干的联动；所述前躯干的两侧分别设有前腿，所述后躯干的两侧分别设有后腿；所述后腿的长度长于前腿；所述前躯干的最宽处宽于后躯干的最宽处。

所述前躯干包括依次相接的前躯干前部、前躯干中部和前躯干后部，所述前躯干前部的宽度小于前躯干后部的宽度，所述前躯干后部的宽度小于前躯干中部的宽度。所述后躯干包括依次相接的后躯干前部、后躯干中部和后躯干后部，所述后躯干后部的宽度小于后躯干前部的宽度，所述后躯干前部的宽度小于后躯干中部的宽度。

所述前躯干后部与后躯干前部铰接，形成腰部。这样整体是肩宽胯窄，加之腰部的自由度，总体呈现前宽后窄中间细的结构，使得体态更加优美。前后躯干单独设计，通过腰部自由度连接，腰部自由度可实现前后躯干的相对俯仰运动，使得整体运动更加协调、稳定。

所述前躯干前部与所述颈部的一端和头部连杆的一端都铰接，所述颈部的另一端和头部连杆的另一端都与头部铰接。颈部和头部连杆的两端分别固定在头部和前躯干，其四个铰接点形成四个自由度的封闭四边形，由颈部与前躯干连接处的主动自由度实现头颈联动效果。头部连杆机构的优点是：可以保证在调节头部传感器相对位置时，不改变传感器相对躯干的姿态，保证测量场相对于躯干的有效范围。

所述尾部的两端中的一端设有上下两个铰接点，所述后躯干后部与所述尾部的上铰接点铰接，所述尾部的下铰接点与所述尾部连杆的一端铰接，所述尾部连杆的另一端与所述前躯干后部铰接。尾部通过尾部连杆与腰部自由度联动。尾部连杆的两端分别铰接在前躯干后部和尾部，加之尾部与后躯干的铰接点和腰部的铰接点，形成四个自由度的封闭四边形，由腰部主动自由度实现尾部的联动效果。可根据头部的前后移动，而由腰部带动尾部的相对移动，从而在体型运动及调整过程中保持整体质心稳定。

所述前腿包括肩部横摆关节，所述肩部横摆关节的上端铰接前躯干，下端通过肩部俯仰关节铰接第一前臂，所述第一前臂通过肘部俯仰关节铰接第二前臂，所述第二前臂通过腕关节铰接前脚趾，所述第二前臂与前脚趾之间连接弹性减振体。

所述后腿包括髋部横摆关节，所述髋部横摆关节的上端铰接后躯干，下端通过髋膝俯仰关节铰接第一后臂，所述第一后臂通过踝关节铰接第二后臂，所述第二后臂通过指关节铰接后脚趾，所述第二后臂与后脚趾之间连接弹性减振体。