[发明专利]一种混联机械腿及其控制方法

权利要求书

1.一种混联机械腿，包括由上至下依次连接的固定顶板（1）、髋关节、大腿、膝盖关节（18）、小腿（11）以及足（12），其特征在于：所述髋关节包括3组球铰组件，所述球铰组件由依次连接的球铰座（2）、球铰（3）和球铰连接件（4）构成，球铰座（2）设置于固定顶板（1）的底部；所述大腿为并联结构，包括大腿支撑架（6）和2个电动缸（5），大腿支撑架（6）与其中一个球铰连接件连接，2个电动缸（5）分别与另外2个球铰连接件连接，电动缸（5）的下端通过电动缸固定架（7）与大腿支撑架（6）连接，电动缸（5）的伸缩变化带动大腿支撑架（6）动作，实现大腿的俯仰运动和横滚运动；所述膝盖关节（18）上端与大腿支撑架（6）的底端铰接，下端与小腿（11）固定连接，膝盖关节（18）上设有用于驱动膝盖关节（18）运动的驱动机构，所述驱动机构包括伺服电机（13）、同步轮（14）、同步带（15）、减速轮（16）和行星减速器（17），所述伺服电机（13）与设置于大腿支撑架（6）上的同步轮（14）连接以驱动同步轮（14）的转动，减速轮（16）设置于膝盖关节（18）与大腿支撑架（6）的铰接轴（8）的轴端，且减速轮（16）与行星减速器（17）连接，同步带（15）套设于同步轮（14）和减速轮（16）上，伺服电机（13）通过同步轮（14）、同步带（15）、减速轮（16）和行星减速器（17）驱动膝盖关节（18）运动，从而带动机械腿的小腿（11）抬起和放下；所述小腿（11）为串联结构，小腿（11）连接于膝盖关节（18）的下端部且小腿（11）与膝盖关节（18）之间设有缓冲弹簧（9）和三维力传感器（10）；足（12）固定设置于小腿（11）的下端部。

2.根据权利要求1所述的一种混联机械腿，其特征在于：所述膝盖关节（18）与小腿（11）之间通过直线轴承（19）和内螺纹光轴（20）连接，直线轴承（19）固定于膝盖关节（18）上，内螺纹光轴（20）一端设置于直线轴承（19）内，另一端穿过小腿（11）上开设的通孔，随着缓冲弹簧（9）的压缩变形和复原，内螺纹光轴（20）在直线轴承（9）内上下运动以配合缓冲弹簧（9）的伸缩。

3.根据权利要求1所述的一种混联机械腿，其特征在于：所述大腿支撑架（6）为倒“U”型，膝盖关节为“U”型。

4.根据权利要求1所述的一种混联机械腿，其特征在于：所述机械腿的足为球形。

5.一种混联机械腿的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）获取机械腿大腿关节角度或者髋关节角度B，机械腿膝盖关节角度A，机械腿大腿等效长度L₁，机械腿小腿长度L₂；

（2）由下式计算机械腿的足端轨迹：

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