[发明专利]一种抗冲击变长度阻尼机器人腿

说明书

技术领域

本发明涉及机器人的机器腿技术领域，特指一种抗冲击变长度阻尼机器人腿。

背景技术

随着科技的发展和人们生活品质的提高，工业机器人受到普通的重视，尤其是柔性机器人的设计以及成为仿人机器人领域中最为活跃的研究热点之一。在柔性机器人结构设计中，柔性机械腿的设计非常重要，这是因为柔性机械小腿必须具有一定的刚度，方可承载自身的重力，同时又必须具有足够的柔性变形能力，以适应非定点作业的恶劣环境。现有的机械腿均无伸缩性质，即刚性足够，而柔性不足。因此，设计一种能够抵抗冲击、且能够产生柔性伸缩的机械腿具有十分重要的意义。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的机械腿无法同时满足刚性和柔性的问题，本发明提供一种具有足够刚性可以抵抗冲击力、且可在外部冲击力作用下发生柔性伸缩、并最终恢复初始长度的机器人腿。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种抗冲击变长度阻尼机器人腿，它包括胫骨本体、装设于所述胫骨本体两端的胫骨上盖和胫骨下盖、两根完全相同的装设于所述胫骨上盖和胫骨下盖之间的等截面圆杆、可沿所述等截面圆杆自由滑动的股骨活塞、装设于所述股骨活塞上的股骨杆，此外还包括复位弹簧。

所述胫骨本体为空心圆柱状直杆，其内部为变截面圆形通孔；所述股骨活塞为圆台形状，且所述股骨活塞的外壁到所述胫骨本体内壁之间的距离处处相等。

所述股骨杆的另一端穿过所述胫骨上盖可以自由滑动；所述复位弹簧的一段固定装设于所述胫骨下盖上，其另一端自由地处于所述股骨活塞的下方。

所述股骨活塞将所述胫骨本体的内部空间分割为上、下两个空腔，所述空腔内充满阻尼液体；所述胫骨本体的上、下两个空腔内的阻尼液体只能经等截面间隙流动，且流动速度与所述股骨杆的中心线成30～45度。

所述复位弹簧位于零受力状态时，所述股骨活塞位于所述胫骨本体的正中部，此时所述复位弹簧的上端刚好与所述股骨活塞的下端相接触。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的一种抗冲击变长度阻尼机器人腿，采用与股骨杆斜交的等截面间隙控制尊尼液体的流动，从而实现了变阻尼抗冲击特性；此外，本发明的复位弹簧可以确保柔性缩短后的机械小腿具有弹性记忆功能，并缓慢恢复到初始长度。

附图说明

图1是本发明的一种抗冲击变长度阻尼机器人腿的结构原理示意图。

图中，1—胫骨上盖；2—胫骨下盖；3—胫骨本体；4—股骨杆；5—股骨活塞；6—等截面圆杆；7—等截面间隙；8—复位弹簧；9—阻尼液体。

具体实施方式

以下将结合附图1和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明的一种抗冲击变长度阻尼机器人腿，包括胫骨本体3、装设于胫骨本体3两端的胫骨上盖1和胫骨下盖2、两根完全相同的装设于胫骨上盖1和胫骨下盖2之间的等截面圆杆6、可沿等截面圆杆6自由滑动的股骨活塞5、装设于股骨活塞5上的股骨杆4，此外还包括复位弹簧8。

参见图1所示，胫骨本体3为空心圆柱状直杆，其内部为变截面圆形通孔；股骨活塞5为圆台形状，且股骨活塞5的外壁到胫骨本体3内壁之间的距离处处相等；股骨杆4另一端穿过胫骨上盖1可以自由滑动。

参见图1所示，复位弹簧8的一段固定装设于胫骨下盖3上，其另一端自由地处于股骨活塞5的下方；股骨活塞5将胫骨本体3的内部空间分割为上、下两个空腔，空腔内充满阻尼液体9。

参见图1所示，胫骨本体3的上、下两个空腔内的阻尼液体只能经等截面间隙7流动，且流动速度与股骨杆4的中心线成30～45度。

参见图1所示，复位弹簧8位于零受力状态时，股骨活塞5位于胫骨本体3的正中部，此时复位弹簧8的上端刚好与股骨活塞5的下端相接触。

工作原理：当机械腿受到外界冲击力时，即股骨杆4受到向下的冲击力，则带动股骨活塞5向下运动压缩其下方的阻尼液体9，阻尼液体9只能经等截面间隙7由下方流向上方；由于等截面间隙7的中心线与股骨杆4斜交，使得下方的阻尼液体的轴线速度分量作用于股骨活塞5上，从而产生改变阻尼力；当股骨活塞5运动至最下方时，由于复位弹簧8发生显著的压缩变形，在外力消除后弹簧力推动股骨活塞5向上运动，使其回到初始平衡位置，此时复位弹簧8与股骨活塞5的下端面刚好接触；当股骨杆4受到向上的冲击力时，则带动股骨活塞5向上运动压缩其上方的阻尼液体9，复位弹簧8的上端与股骨活塞5脱离，股骨杆在上部液体压力和自身作用下自发向下运动，从而回到初始平衡位置。