[实用新型]一种具有并联柔性腰部结构的四足机器人

说明书

本实用新型公开了一种具有并联柔性腰部结构的四足机器人，包括机架、并联柔性腰部结构以及四条结构相同的腿部机构，所述机架由前机架、后机架构成；其中，前机架和后机架通过并联柔性腰部结构连接，四条腿部机构分别安装在前机架的两个前肩梁、后机架的两个后肩梁上；四条腿部机构通过驱动电机驱动前进或者后退，机架的前肩梁和后肩梁共同为整个腿部机构提供一个自由度，并联柔性腰部结构通过电机驱动运动。本实用新型机架分为前机架和后机架两部分，前后机架通过具有四个自由度的并联柔性腰部结构连接，在腿部机构、前肩梁、后肩梁以及柔性腰的作用下整个机器人具有四个自由度，能模仿自然界的动物实现许多复杂的动作。

技术领域

本实用新型一种具有并联柔性腰部结构的四足机器人，属于步行机器人技术领域。

背景技术

足式机器人能够根据地面的复杂环境灵活地选择落脚点完成既定的任务，因而在复杂环境中的应用非常广泛，但目前的四足机器人大多数采用刚性腰部结构，不能达到快速运动和灵活避障等要求。动物仿生研究显示，动物运动时由于腰部的变化和蓄力，能够使动物腿部及身体有更强的爆发力，腰部的合理利用还能减少能量的消耗以及更好地保持身体的稳定性。另外，灵巧的腰部结构还能帮助动物完成许多高难度的动作，因此，对四足机器人柔性腰部的研究是必不可少的。

目前国内外所采用的柔性腰部大多以弹性体替代，虽然弹性体腰部的使用可以减少机构冲击和提高系统的稳定性，但却无法主动控制机构的转向以及完成一些高难度的动作；弹性材料的使用还限制了机器人的自由度以及增大能耗等。

发明内容

本实用新型提供了一种具有并联柔性腰部结构的四足机器人，通过在结构中加入并联柔性腰，从而增加四足机器人的自由度、增加机构的刚度等。

本实用新型的技术方案是：一种具有并联柔性腰部结构的四足机器人，包括机架、并联柔性腰部结构3以及四条结构相同的腿部机构5，所述机架由前机架1、后机架4构成；其中，前机架1和后机架4通过并联柔性腰部结构3连接，四条腿部机构5分别安装在前机架1的两个前肩梁2、后机架4的两个后肩梁6上；四条腿部机构5通过驱动电机12驱动前进或者后退，机架的前肩梁2和后肩梁6共同为整个腿部机构5提供一个自由度，并联柔性腰部结构3通过电机11驱动运动。

所述并联柔性腰部结构3包括柔性腰动平台15、柔性腰静平台18、具有相同的结构和尺寸的三条支链组成；其中，柔性腰动平台15与后机架4连接，柔性腰静平台18与前机架1连接，柔性腰静平台18与柔性腰动平台15之间通过均匀布置的三条支链连接。

所述柔性腰动平台15与后机架4焊接，柔性腰静平台18与前机架1通过螺栓连接。

所述支链包括一个矩形框9、一根输出杆8、两个联轴器10和一个球头万向节7；其中矩形框9一端通过两个联轴器10连接固定在柔性腰静平台18上的电机11的输出轴，矩形框9另一端和输出杆8一端通过转动副连接，输出杆8另一端与球头万向节7一端焊接，球头万向节7另一端与柔性腰动平台15通过螺栓连接。

所述电机11通过电机控制器根据接收的压力传感器17的信号控制电机11以不同的转速旋转；其中，压力传感器17安装在前机架1的侧钢板上，该侧钢板与柔性腰静平台18通过螺栓连接。

所述机架的前肩梁2和后肩梁6共同为整个腿部机构5提供一个自由度，具体转动方式为固定在前肩梁2和后肩梁6上的转向电机13通过转动带动前肩梁2、后肩梁6以及整个腿部机构5向左/向右转动，转向电机13的输出轴与传动轴14连接，传动轴14两端分别与一个轴承16过盈配合。

所述腿部机构5由曲柄、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、连杆Ⅲ、连杆Ⅳ、连杆Ⅴ、连杆Ⅵ组成；其中曲柄的一端与固定在机架上的驱动电机12输出轴连接，连杆Ⅱ、连杆Ⅲ的一端通过转动副与机架连接，曲柄的另一端与连杆Ⅰ的一端、连杆Ⅰ的中部与连杆Ⅱ的另一端、连杆Ⅰ的另一端与连杆Ⅳ的一端及连杆Ⅴ的一端、连杆Ⅲ的另一端与连杆Ⅵ的一端、连杆Ⅳ的另一端与连杆Ⅲ的中部、连杆Ⅴ的另一端与连杆Ⅵ的中部通过转动副连接。