[发明专利]基于多连杆传动的仿生机器鼠的腰部模拟装置

说明书

本发明公开了一种基于多连杆传动的仿生机器鼠的腰部模拟装置，属于仿生机器人技术领域。该腰部模拟装置在第一电机的驱动下，曲柄连杆带动俯仰并联连杆组(8)，当第一电机转动时，可以实现仿生机器鼠腰部相对于车轮和前肢的上下俯仰运动，当第二电机转动时，可以实现仿生机器鼠腰部相对于偏航方向的运动。本发明旨在解决模拟仿生机器鼠腰部机构自由度冗余，控制复杂，质量、体积偏大，运动范围受限，形态上不能很好的逼近真实的老鼠形态等问题。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于多连杆传动的仿生机器鼠的腰部模拟装置。

背景技术

仿生机器人是指模仿自然界中生物的外部形状、运动原理和行为方式的系统，能从事生物特点工作的机器人。

在非专利文献1(“Design and Control of a Biomimetic Robotic Rat forInteraction with Laboratory Rats”，SHI，Qing等，IEEE/ASME Transactions onMechatronics,2014.)中，作者提到了一种仿生机器鼠的结构设计和实验研究。该仿生机器鼠的腰部机构由四个电机、电机支架、差速齿轮箱以及轴承、紧固螺钉等构件组成；该腰部机构的四个电机通过电机支架定位，每个电机各自的输出轴与齿轮固定，作为差速齿轮箱的输入，前、后两个差速齿轮箱作为仿生机器鼠前、后关节俯仰与偏航方向的驱动。

该仿生机器鼠的腰部机构基于差动齿轮的组合，使用四个电机驱动，导致腰部机构自由度冗余，控制复杂；差速齿轮箱作为腰部的输出结构，其质量和体积都较大，导致关节运动范围小，形态上不能很好的逼近真实老鼠的形态；此外，使用齿轮传动，仿生机器鼠的运动过程会伴有明显的噪声。

发明内容

本发明的目的是：为了解决模拟仿生机器鼠腰部机构自由度冗余、控制复杂、质量与体积偏大的问题，提出一种新型的仿生机器鼠的腰部模拟装置。

本发明的技术方案如下。

一种基于多连杆传动的仿生机器鼠的腰部模拟装置，包括：上电机架、偏航并联连杆组、支撑架、俯仰并联连杆组、输出轴、下电机架；

所述俯仰并联连杆组与所述仿生机器鼠的腰部前关节连接，所述偏航并联连杆组与所述仿生机器鼠的腰部后关节连接，并且能够使所述腰部前关节和腰部后关节相关联地进行上下俯仰、左右偏航转动，并且所述腰部前关节和腰部后关节转动的方向相反；

所述俯仰并联连杆组包括：俯仰滑动连接杆、第一前连杆-滑动连接杆连接轴、第一后连杆-滑动连接杆连接轴、第一前连杆、第一后连杆、第一前曲柄- 连杆连接轴、第一后曲柄-连杆连接轴、第一前曲柄，第一后曲柄；所述第一前曲柄和第一后曲柄基本关于所述俯仰滑动连接杆对称地转动；

所述第一前连杆与所述第一前曲柄-连杆连接轴固定，第一后连杆与第一后曲柄-连杆连接轴固定，所述俯仰滑动连接杆与第一前连杆-滑动连接杆连接轴、第一后连杆-滑动连接杆连接轴固定；所述俯仰并联连杆组固定在上电机架与下电机架上；

所述偏航并联连杆组包括：偏航滑动连接杆、第二前连杆-滑动连接杆连接轴、第二后连杆-滑动连接杆连接轴、第二前连杆、第二后连杆、第二前曲柄- 连杆连接轴、第二后曲柄-连杆连接轴、第二前曲柄、第二后曲柄；所述第二前曲柄和第二后曲柄基本关于所述偏航滑动连接杆对称地转动；

所述第二前连杆与所述第二前曲柄-连杆连接轴固定，第二后连杆与第二后曲柄-连杆连接轴固定，并且所述第二前连杆与所述第二前连杆-滑动连接杆连接轴固定，第二后连杆与第二后连杆-滑动连接杆连接轴固定，所述偏航并联连杆组固定在上电机架上；