[实用新型]一种多自由度四足仿生机器人

说明书

本实用新型公开了一种多自由度四足仿生机器人，包括躯干和四个下肢，四个下肢均匀对称地分布在躯干下方的四角，且四个下肢的结构完全相同；躯干包括六自由度并联机构和四个驱动单元；六自由度并联机构的两端各设两个驱动单元；六自由度并联机构包括相互平行设置的动平台和静平台，在动平台上固定有六个杆件电机，在杆件电机和静平台之间连接有六根杆件；下肢包括腿部、踝关节和脚掌；腿部上端固定连接驱动单元，腿部下端可转动连接踝关节的上端；踝关节的下端可转动连接脚掌的上端。本实用新型六自由度并联机构有助于机器人姿态的调整和运动路径的合理规划，能够有效提高腿式机器人对复杂地形的适应能力、抗干扰能力和行走稳定性。

技术领域

本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种多自由度四足仿生机器人。

背景技术

目前，机器人由于其特有的高效率、高精度、高可靠性、低能耗、低污染、低致错率等特点已广泛应用于工业、农业、服务业等行业，既提高了生产效率，又降低了生产成本。机器人依据移动方式分为仿生型腿足式机器人、轮式机器人、履带式机器人。其中，轮式机器人、履带式机器人能够适应高强度作业和恶劣的气候环境，执行载荷较大的任务，然而，轮式机器人、履带式机器人由于与地面为连续式接触(面式或线式接触)，导致其机动性相对较差、灵活性不足，其工作的范围受地形变化的影响较大，对机动性要求较高的场合无法迅速准确完成既定任务，而且自由度较少的机器人同样面临相似的问题。另一方面，传统的腿足式机器人虽能能够实现与地面的单点或多点接触，但机器人整体的承载能力弱，适应地形变化的能力小，运动性能不稳定。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提供了一种多自由度四足仿生机器人，克服现有机器人承载能力弱、适应地形变化的能力小、运动性能不稳定的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：

一种多自由度四足仿生机器人，包括躯干和四个下肢，四个下肢均匀对称地分布在躯干下方的四角，且四个下肢的结构完全相同；所述躯干包括六自由度并联机构和用于分别驱动每个下肢运动的四个驱动单元；所述六自由度并联机构的一端固定两个所述驱动单元，另一端固定另两个驱动单元；

所述六自由度并联机构包括相互平行设置的动平台和静平台，在动平台上固定有六个杆件电机，在杆件电机和静平台之间连接有六根杆件用于将动平台和静平台连接起来；六根杆件能独立伸缩且能绕连接点自由摆动用以同时协调动作以实现在三维空间内的相应动作，提高机器人的运动性能和灵活性；

所述下肢包括腿部、踝关节和脚掌；腿部上端固定连接驱动单元，腿部下端可转动连接所述踝关节的上端；踝关节的下端可转动连接所述脚掌的上端；

所述踝关节包括与脚掌连接的支撑板、与支撑板前后两端可转动连接的支撑框、与支撑框左右两端可转动连接的支撑架、丝杆传动单元和用于控制踝关节的踝关节控制单元；所述丝杆传动单元上端固定在支撑架上部，丝杆传动单元下端的两个连接端通过两个第一连杆铰接支撑板的左右两端、通过两个第二连杆铰接支撑架的左右两端，用以实现控制支撑板的俯仰运动和翻转运动；

所述脚掌包括与踝关节连接的脚跟、倾斜布设的足弓、设于足弓上表面的脚掌控制单元和位于足弓端部的脚趾；所述足弓的两端通过扭簧分别与脚跟的上部和脚趾连接，扭簧能实现足弓与脚跟、脚趾之间的相对转动，使脚跟底面和脚趾能作为承重点与地面接触。

本实用新型还具有如下技术特征：

可选地，所述踝关节控制单元包括控制盒和传感器；控制盒安装在支撑架上，控制盒用于接收、处理踝关节上的传感器信息，并发出相应控制指令以使踝关节执行相应操作；

所述丝杆传动单元包括从下至上依次连接的连接端、丝杆、自锁主轴螺母机构、电机、与丝杆同轴的丝杆运动导轨和连接支座；