[发明专利]一种便装式仿生腿

说明书

一种便装式仿生腿，包括大腿、小腿和足部，其特征在于，还设有连接架、动力装置和控制装置，所述连接架、大腿、小腿和足部依次通过关节相连；所述连接架用于将所述仿生腿与仿生机器人固定连接或拆卸；所述动力装置设在所述大腿和/或小腿内，和/或所述足部上，用于给所述仿生腿提供动力驱动；所述控制装置设置在所述大腿和/或所述小腿内，和/或所述足部，和/或所述连接架上，用于控制所述仿生腿的运动。本发明便装式仿生腿，与仿生机器人固连和拆卸方便，操作控制简单。

技术领域

本发明涉及仿生机器人，尤其是涉及一种仿生机器人的便装式仿生腿。

背景技术

相对轮式、履带式移动机器人，仿生机器人运动时只需离散的点接触地面，可跨越较大的障碍，对复杂地形适应能力更强，且仿生机器人的腿部可具有多个自由度，使运动灵活性和表演性大大增强，可通过调节支撑腿角度和足部落点位置保持身体平衡，不易倾翻，稳定性高。未来，仿生机器人将在生活服务、管道检修、抗洪救灾、影视表演、安保及军事等方面具有更为广阔的应用前景。

对于仿生机器人的关键部件——仿生机械腿，国内外的研究成果丰富，种类很多，大体可以概括为如下几类。

第一类，采用机械传动的仿生机械腿，如CN 201510404058.7公开了一种足式机器人的腿部结构，采用链条、链轮、多连杆机构实现腿部运动；这类仿生腿存在以下缺陷：一是仅适用于轻型或轻载机器人，关节扭矩小，无法应用于大型或重载型仿生机器人；二是这些仿生腿上无自身动力，动力集中在主体框架上，其结构复杂，安装维护不便，可靠性差；三是运动模式单一，仅适合特定路面，无法适应崎岖复杂地形；四是驱动器和关节运动呈非线性关系，导致控制系统复杂；五是其整体式集中电源存在充电时间长、充电效率低的问题。

第二类，采用“伺服电机+减速机”驱动仿生腿关节回转运动，如CN201220166860.9公开的一种电子机器人，以髋伺服机、腿伺服机、脚踝伺服机等伺服电机来实现腿部摆动或转动运动，可执行跳舞、扭腰、步行和多种复杂运动；CN 201110142086.8公开了一种十二足机器人，以主伺服电机、活动伺服电机、旋转伺服电机驱动腿部关节运动；这类仿生腿存在以下不足：其一，自身无动力，动力主要集中在机器人主体上，仿生腿中各个关节的驱动机构、控制线缆与机器人主体直接连接，连接线缆多，极易因连接线缆磨损而整机瘫痪；其二，在仿生腿拆装维护时，由于连接线缆多，拆装维护颇为不便；其三，仿生腿动力装置——蓄电池布置在仿生机器人主体上，仅有一个充电口，对大容量电池来说，充电时间长，充电效率低；其四，采用集中的控制器来控制所有仿生腿的各个关节运动，控制程序复杂，编程工作量大。

第三类，是采用液压动力驱动的仿生机械腿，如CN201510644743.7公开的一种四足机器人，采用电动伺服液压源驱动系统驱动仿生腿关节运动；这些机器人的仿生腿存在如下问题：其一，动力源集中在主体框架上，需由机器人主体框架上的液压动力系统提供各个仿生腿的关节液压动力，极易因连接线缆或液压管道磨损而瘫痪；其二，其整体式集中电源布置在仿生机器人主体上，存在充电时间长、充电效率低的问题；其三，采用直线油缸的关节运动和驱动器呈现非线性关系，导致控制系统复杂；其四，仿生腿及其中布置的连接线缆或/和液压管道与机器人主体框架须直接相连接，拆装维护极不方便。

发明内容

本发明所要解决技术问题是，克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种拆装维护方便，结构简单，工作可靠性高，适用范围广的便装式仿生腿。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种便装式仿生腿，包括大腿、小腿和足部，还设有连接架、动力装置和控制装置，所述连接架、大腿、小腿和足部依次通过关节相连；所述连接架用于将所述仿生腿与仿生机器人固定连接或拆卸；所述动力装置设在所述大腿和/或小腿内，和/或所述足部上，用于给所述仿生腿提供动力驱动；所述控制装置设置在所述大腿和/或所述小腿内，和/或所述足部，和/或所述连接架上，用于控制所述仿生腿的运动。