[发明专利]一种便装式可自锁带自主分布动力的仿生机械腿

说明书

一种便装式可自锁带自主分布动力的仿生机械腿，包括大腿、小腿、足部，还设有连接架、自锁关节、动力电池组和控制装置，连接架、大腿、小腿和足部依次通过自锁关节相连；通过连接架将仿生机械腿与仿生机器人固定连接或拆卸，所述动力电池组用于给所述仿生机械腿提供动力驱动，所述控制装置用于控制所述仿生机械腿的运动。本发明通过设置连接架，可实现与仿生机器人主体快速固连、拆卸或更换，通过自锁关节，可实现仿生机械腿的摆动或锁止；通过设置动力电池组，可实现仿生机械腿的自主动力供应，操作控制简单，充电效率高，适用范围广。

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可自锁带自主分布动力的仿生机械腿。

背景技术

现有技术中，具备多自由度机械腿的足式仿生机器人活动矫健，动作灵活，颇具表演“才能”，可跨越较大的障碍（如沟、坎），具有极强的凸凹地形适应能力和运行稳定性，因而成为各国科技工作者的研发热点。

对于仿生机器人的关键部件——仿生机械腿，国内外的研究成果相当丰富，种类很多。

其中主要的技术方案是，采用“伺服电机+减速机+制动器”驱动关节回转运动和制动。如CN201510456807.0公开了一种机器人方案，设置有下部臂、上部臂、驱动器、以及制动器；上部臂被下部臂支承，制动器安装在驱动器的输出轴而对驱动器进行制动；CN201510861034.4公开了一种可实现小型化的机器人，主要设置第 1 臂、第 2 臂、制动机构、驱动装置，第1臂设置成可围绕第1轴进行摆动。第2臂可围绕第2轴进行摆动地连结于第1臂。制动机构在第1臂上设置于根端部与顶端部之间且对第2臂进行制动。这些仿生机械腿方案为了精确控制机器人关节回转位置，均采用制动器对关节进行制动和锁止；但这类仿生腿技术存在以下缺陷：其一，执行元器件多，每个关节同时需驱动器和制动器2个执行元器件；其二，控制元器件多，安装麻烦，同时控制程序和控制线路复杂；其三，制动器制动启动到关节摩擦锁止之间存在时间差，导致位置控制精度低；其四，仅适应轻型或轻载机器人，在大型足式机器人上，用制动器无法确保关节锁死，存在滑移风险；其五，这些仿生腿上无自身动力，动力集中在机器人主体框架上，需通过电缆输送至仿生腿上，极易因连接线缆磨损而瘫痪；其六，其整体式集中电源的存在充电时间长、充电效率低的问题；其七，这些机械腿和主体框架上的动力相连，安装维护大多不方便。

另外，采用机械传动的仿生机械腿，如CN 201510404058.7公开的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；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机械腿关节运动；这些机器人的仿生机械腿存在如下问题：一是动力源集中在主体框架上，需由机器人主体框架上的动力系统提供各个仿生腿的关节动力，极易因连接线缆或液压管道磨损而瘫痪；二是其整体式集中电源的存在充电时间长、充电效率低的问题；三是仿生腿及其中布置的连接线缆或/和液压管道以及机械构件与机器人主体框架内元器件须直接相连接，极不方便拆装维护；四是驱动电机或直线油缸等驱动器和关节运动呈非线性关系，导致控制系统复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术中存在的拆装维护极不方便，结构复杂，不可独立充电和不能适用大型机器人自锁关节的缺陷，提供一种安装拆卸方便，结构简单，工作可靠，可独立充电和能适用大型、小型机器人自锁关节的便装式可自锁带自主分布动力的仿生机械腿。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一便装式可自锁带自主分布动力的仿生机械腿，包括大腿、小腿和足部，还设有连接架、自锁关节、动力电池组和控制装置，所述连接架、大腿、小腿和足部依次通过所述自锁关节相连；所述连接架用于将所述仿生机械腿与仿生机器人主体固定连接或拆卸；所述动力电池组设在所述大腿和/或小腿和/或足部；所述控制装置设在所述大腿和/或小腿和/或连接架和/或足部，所述控制装置分别与所述动力电池组、自锁关节电连接。