[发明专利]一种具有双驱平行缓冲腿和并联柔性躯干的仿生机器人

说明书

本发明提供了一种具有双驱平行缓冲腿和并联柔性躯干的仿生机器人，包括躯干和连接在躯干上的双驱弹性缓冲单腿运动机构；躯干包括六自由度并联机构和连接在六自由度并联机构两端的躯干框架；双驱弹性缓冲单腿运动机构与躯干框架连接。本发明的方案与普通机器人相比，将两个驱动电机同轴安装在髋关节上，减少腿的转动惯量；两个驱动电机结构一样，满足互换性。两个驱动电机同时驱动腿部运动，可以获得比串联腿型更快的往复摆腿运动。采用双驱弹性缓冲单腿运动机构主要优势在于大腿是一种具有缓冲吸震弹性装置的支撑刚性体，其本身具有一定的刚性，且弹性模量小，对突然冲击和高频振动的吸收好，能承受多向载荷。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种具有双驱平行缓冲腿和并联柔性躯干的仿生机器人。

背景技术

足式机器人是通过地面接触点交替支撑的连续步进运动，可以自然地适应各种地形。为了使机器人能快速响应各种地形，要求支撑腿允许控制与地面的相互作用力及其作用方位，以调节躯体动作姿势到适应倾斜、转弯或者光滑的表面。

在腿足式机器人中，单足机器人结构简单，但行走能力有限且平稳性不够好；双足机器人有着较强的适应地形能力，应用较为广泛，但是其行进的速度有限，并且容易侧翻；相比而言，四足机器人不易侧翻较为稳定，机动性较好，适应地形能力更强。然而，让四足机器人能够快速地奔跑起来，一直是机器人领域的研究热点问题。

目前多数仿生奔跑机器人的研究发现猫科动物在运动中，其腿部、脚部和躯体之间的动作姿态相互协调配合，可以极大的减缓与地面的冲击和振动，不仅可提高运动速度，又可降低机体能耗。基于此，为了提高仿生机器人的奔跑速度，本发明从生物学和仿生学角度依据猎豹的腿、脚和躯体特征，对仿生四足奔跑机器人的腿结构、脚掌和柔性躯干进行机构设计，以改善运动机构的奔跑能力。

相关专利对奔跑机器人方面的研究报告仍存在不足，比如：为了降低奔跑时的能耗，采用单一动力源，虽然可以降低体重和简化控制，但是腿的运动规律单一难以适应不同地形。另有采用液压驱动，虽然能为机器人的高速运动提供足够的动力，但是机器人体形比较庞大，体重很重，还有令人头疼的液压系统泄露问题时有发生。还有一些采用电机驱动的机器人腿部机构，结构设计不符合机构学原理，因驱动端到足端的运动尺寸链较长使得腿部机构运动的能耗高、能源利用率低。此外，还有一些采用多个电机驱动的仿生机械腿，多数为刚性结构，零件多且安装复杂，控制逻辑复杂，机械腿与地面接触时产生较大冲击力和振动。以上这些都使得机器人在高速行走运动下增加了系统的不稳定性，使得机器人奔跑成为困难。

发明内容

针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种具有双驱平行缓冲腿和并联柔性躯干的仿生机器人，解决现有技术中机器人在高速行走运动下系统不稳定、结构复杂和无法高速运行的技术问题。

为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案予以实现：一种具有双驱平行缓冲腿和并联柔性躯干的仿生机器人，包括躯干和连接在躯干上的双驱弹性缓冲单腿运动机构；

所述的躯干包括六自由度并联机构和连接在六自由度并联机构两端的躯干框架；

所述的双驱弹性缓冲单腿运动机构与躯干框架连接。

本发明还具有如下技术特征：

所述的六自由度并联机构包括电机基座圆盘，所述的电机基座圆盘边缘连接有若干电机；

所述的电机上还连接有摇杆，所述的摇杆通过弹性缓冲支杆与安装圆盘铰接。

所述的弹性缓冲支杆包括同轴套接的的铝杆和支杆，所述的支杆一端还套接有固定座，所述的铝杆和支杆的一端均连接有球形铰支座；

支杆一端的球形铰支座与安装圆盘铰接，铝杆一端的球形铰支座与摇杆铰接；