[发明专利]一种机器人关节柔性驱动系统及足式机器人

说明书

本发明是关于一种机器人关节柔性驱动系统及足式机器人。其中，机器人关节柔性驱动系统包括关节件、柔性线性驱动装置及驱动控制系统。关节件包括第一关节件和第二关节件。柔性线性驱动装置的一端与第一关节件连接、另一端与第二关节件连接。柔性线性驱动装置包括电动直线驱动装置本体和拉压力传感器；电动直线驱动装置本体具有相对设置第一端和第二端；电动直线驱动装置本体的第一端和/或第二端上安装有拉压力传感器，以感应柔性线性驱动装置与关节件之间连接处的受力信息；驱动控制系统根据拉压力传感器感应到的受力信息，控制柔性线性驱动装置对关节件进行柔性驱动。本发明主要用于对足式机器人的关节进行柔性线性驱动，提高足式机器人的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种机器人技术领域，特别是涉及一种机器人关节柔性驱动系统及足式机器人。

背景技术

仿生学是“模仿生物的科学”。仿生机器人是仿生学与机器人领域应用需求的结合产物。从机器人的角度来看，仿生机器人则是机器人技术发展的高级阶段。

足式机器人是一种模仿人类或动物站立和行走跳跃等运动特点的机器人。足式机器人涉及到了多门学科的交叉融合。足式机器人是多关节系统；而足式机器人的关节驱动控制研究是国内外学术界和工业界的难点。

传统足式机器人的关节驱动主要是采用工业伺服电机或数字舵机驱动机器人的关节运动、以及采用液压系统驱动及其人的关节驱动。但是，这两种传统的驱动方式存在如下技术问题：(1)工业伺服电机或者数字舵机中的电机是关节圆形旋转结构，存在如下无法克服的实际工程问题：第一、能效比低：由于减速和传动机构往往质量比较大，能量大部分用来消耗在电机关节上。第二、成本高昂：关节需要的扭转力巨大，因此需要较高的传动齿轮加工精度，造成了生产制造成本高等问题，极大的阻碍了足式机器人的应用；(2)液压系统存在控制系统复杂、液压系统体积较大等难以克服的工程技术问题。并且，液压系统的庞大和冗余，令其成本造价极其高昂，难以实现大规模商业化和民用化。

基于传统足式机器人的关节驱动存在的上述技术问题，本申请发明人的前期工程研究中(如专利申请号为201821601711.4和201821601708.2的专利)首次提出采用电动直线驱动装置作为足式机器人的关节驱动元件，从而优化了足式机器人的本体结构,提高了足式机器人关节驱动机构的能效比、降低足式机器人的制造成本。

在此，电动直线驱动装置是一种将电机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置，具有结构简单、紧凑、传动效率高、动作可靠等优点，在各个领域有着广泛的应用。

在本申请发明人的进一步研究中，发明人发现：现有的电动直线驱动装置均是刚性驱动元件，这样的足式机器人的关节驱动是一种非力控驱动方式；即，足式机器人的控制系统按照设定的运动路线控制电动直线驱动装置对机器人的关节施加力，使机器人按照设定路线进行动作。但是，在外界条件下，这种非力控的驱动方式会使足式机器人很容易产生碰撞、且稳定性差。因为，真实环境的力学状态是非线性的多变量复杂空间系统，靠非力控方式是无法解决和实现足式机器人的行走稳定性控制问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种机器人关节柔性驱动系统及足式机器人，主要目的在于对足式机器人的关节进行柔性驱动(即，力控系统)，提高足式机器人的稳定性。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种机器人关节柔性驱动系统，其特征在于，其包括：

关节件，所述关节件包括第一关节件和第二关节件；其中，所述第一关节件与第二关节件连接；且所述第一关节件与第二关节件的连接处形成具有至少一个自由度的关节；