[发明专利]一种具有柔性腰的四足机器人

说明书

本发明公开了一种具有柔性腰的四足机器人，包括机架、柔性腰、四条相同的三自由度腿；所述机架分为前机架和后机架，前机架与柔性腰的动平台相连，后机架与柔性腰的定平台相连；所述柔性腰采用的是并联机构来充当，且具有三个自由度；所述四条相同的三自由度腿是由髋关节、膝关节、大腿、小腿板和脚掌板组成，髋关节具有两个自由度分别为侧摆自由度和转动自由度，膝关节具有一个转动自由度。本发明结构加入具有三自由度的柔性腰，不仅可以提高四足机器人的运动速度、稳定性，而且更大程度上模仿犬的生物结构。

技术领域

本发明一种具有柔性腰的四足机器人，属于仿生机器人领域。

背景技术

在地球整个陆地表面中有超过50%以上的面积都是凹凸不平的山丘和坑坑洼洼的沼泽。足式机器人相对轮式机器人有很好的优点，既能更好适应非结构化的环境，而且腿部灵活度很高。足式机器人在军事运输、抢险救灾、星球侦探、科研教育、家庭服务和陪伴等领域有着极其广泛的应用前景。四足机器人比两足机器人在静态稳定中更具优势、在地面上的自适应能力更强、负载极限能力更大，比六足机器人的结构设计和控制简单、腿部工作运动空间更大。

目前大多数的四足机器人还是以刚性腰为模型。

发明内容

本发明提供了一种具有柔性腰的四足机器人，通过在结构中加入三自由度的柔性腰，以提高四足机器人的的运动速度、稳定性。

本发明的技术方案是：一种具有柔性腰的四足机器人，包括机架、柔性腰、四条相同的三自由度腿；所述机架分为前机架2和后机架4，前机架2与柔性腰的动平台13相连，后机架4与柔性腰的定平台18相连；所述柔性腰采用的是并联机构来充当，且具有三个自由度；所述四条相同的三自由度腿是由髋关节、膝关节、大腿、小腿板和脚掌板组成，髋关节具有两个自由度分别为侧摆自由度和转动自由度，膝关节具有一个转动自由度。

所述柔性腰结构是由动平台13、定平台18、从动支链和三条相同的主动支链组成；其中三条呈正三角形对称布置的主动支链一端及位于三条主动支链所围成的空间内的从动支链的一端分别与动平台13连接，另一端分别与定平台18连接。

所述从动支链由万向铰链19、约束套筒20、约束杆21、电主轴22组成；其中焊接在约束套筒20一端的万向铰链19通过螺栓与定平台18连接，约束套筒20另一端依次与约束杆21、固定焊接在动平台13上的电主轴22同轴连接。

所述三条主动支链由球铰14、伸缩杆15、电缸16、电机17、万向铰链19组成；其中通过焊接/螺栓连接在电机17上的万向铰链19通过螺栓与定平台18连接，电缸16一端固定在电机17的输出轴上，电缸16另一端依次与伸缩杆15、固定焊接在动平台13上球铰14同轴连接。

所述四条相同的三自由度腿包括万向节5、实心带轮6、同步带7、孔板带轮8、小腿板9和脚掌板10；三自由度腿具有三个自由度分别为髋关节侧摆、髋关节转动、膝关节转动；

所述髋关节的侧摆通过控制髋关节侧摆电机11输出轴的转动驱动万向节5，经过万向节5的轴向变化实现髋关节侧摆；其中髋关节侧摆电机11通过法兰固定在万向节5轴上；

所述髋关节的转动通过控制髋关节旋转电机12输出轴驱动万向节5的转动，经过万向节5的轴向变化实现髋关节转动；其中髋关节旋转电机12固定在机架上；

所述膝关节转动通过控制髋关节旋转电机12输出轴驱动万向节5的转动，万向节5的转动带动与其通过键连接的实心带轮6的转动，实心带轮6通过与同步带7的啮合运动将动力传给孔板带轮8，孔板带轮8的转动带动孔板带轮8的轴的转动，并通过轴承将动力传给小腿板9，小腿板9和脚掌板10焊接相连。

本发明的有益效果是：