[发明专利]一种液压驱动型足式仿生人形机器人

说明书

本发明公开一种液压驱动型足式仿生人形机器人，涉及流体传动与控制创新领域，包括腿部机械结构和液压系统，腿部机械结构用于成对安装在机器人的上肢连接架上，腿部机械结构包括自上而下依次连接的髋关节、大腿板、膝关节、小腿板、踝关节和脚板；在液压系统的控制下，髋关节能够实现转动、侧摆和/或俯仰动作，膝关节能够实现俯仰动作，踝关节能够实现前后俯仰和/或左右侧摆动作。本发明运动灵活性更高、避障能力更强、整机集成度功重比更高、工作平稳换向冲击小、响应快、推力大、负载能力更强，泵站系统整体元器件采用立式集成安装排布，有效减小了机器人泵站体积，便于接管连通与下肢机构的油路，实用性更强。

技术领域

本发明涉及流体传动与控制创新领域，特别是涉及一种液压驱动型足式仿生人形机器人。

背景技术

随着21世纪科技的高速发展，信息化与机械自动化成为当今世界发展的主流，在此背景下，机器人技术得到迅猛发展。机器人按其运动方式可分为轮式机器人和足式仿生机器人，其中，足式仿生机器人由于能很好适应非结构化的环境、腿部灵活度高而备受青睐。足式仿生机器人按其足数又可分为双足、四足、六足和多足，其中双足足仿生人形机器人在抗援救灾、日常搬运东西、科研教育、社会治安、餐饮服务业、娱乐玩耍等领域应用范围最广，因为实用性最高而备受社会关注。足式仿生人形机器人腿部结构驱动方法主要有三种：电力驱动、气压驱动和液压驱动，由于液压驱动有功重比高、工作平稳换向冲击小、响应快、推力大、负载能力强等优点，因此，研究高端移动装备液压驱动型足式仿生人形机器人及其液压控制系统变得尤为重要。

此外，目前的双足机器人主要采用电机驱动方式，腿部机构各元件排布较为分散，腿部机构自由度数不能满足高灵活性和高避障能力的需求，制约了双足机器人的行走能力和工程化运用。并且双足整机外形笨重，不能适应复杂多变的工作环境，同时存在功重比小、工作稳定性低、整机出力小、负载能力不足、动态特性差、腿部关节质量大、运动范围小、运动精度和响应速度受限等缺陷。基于此，设计一种腿部结构灵活性更高、避障能力更强、整机集成度功重比更高、工作平稳换向冲击小、响应快、推力大、负载能力强的液压驱动型足式仿生人形机器人及其液压控制系统，是本发明亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压驱动型足式仿生人形机器人，以解决上述现有技术存在的问题，使足式人形仿生机器人腿部结构灵活性更高、避障能力更强、整机集成度功重比更高、工作平稳换向冲击小、响应快、推力大、负载能力强。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种液压驱动型足式仿生人形机器人，包括腿部机械结构和液压系统，所述腿部机械结构用于成对安装在机器人的上肢连接架上，所述腿部机械结构包括自上而下依次连接的髋关节、大腿板、膝关节、小腿板、踝关节和脚板；在所述液压系的控制下，所述髋关节能够实现转动、侧摆和/或俯仰动作，所述膝关节能够实现俯仰动作，所述踝关节能够实现前后俯仰和/或左右侧摆动作。其中，腿部机械结构是根据人体腿部结构原理设计的，共有3个关节，由上向下分别为髋关节、膝关节和踝关节。每个腿部机械结构中：髋关节具备转动、侧摆和俯仰三个自由度，采用液压摆动缸驱动髋关节实现扭转运动，采用两个液压驱动单元驱动髋关节实现侧摆和俯仰运动；膝关节具有一个自由度，通过液压驱动单元中伺服缸杆的伸缩实现膝关节的俯仰运动；踝关节具有两个自由度，踝关节处采用万向节结构来模拟踝关节的前后俯仰和左右侧摆运动，当两个液压驱动单元中伺服缸缸杆同步伸出或缩回时，可以实现踝关节的前后俯仰运动，当一个液压驱动单元中伺服缸缸杆伸出，另一个液压驱动单元中伺服缸缸杆缩回时，即可以实现踝关节的左右侧摆运动。

可选的，所述液压系统包括液压泵站以及分别通过液压油路与所述液压泵站动力连接的髋关节液压驱动系统、膝关节液压驱动系统以及踝关节液压驱动系统。

可选的，所述髋关节包括扭转中间件和髋扭转关节，所述扭转中间件的顶端铰接于所述上肢连接架上，所述髋扭转关节铰接于所述扭转中间件的底端，所述髋扭转关节的底部连接所述大腿板。

可选的，所述髋关节液压驱动系统包括：