[发明专利]能适应复杂崎岖地形的高负载能力的电驱动四足机器人

摘要

本发明适用于机器人技术领域，提供了一种能适应复杂崎岖地形的高负载能力的电驱动四足机器人，本发明的四足机器人的电机——减速器动力系统的输出端与负载相连接。相比于需要泵站来提供动力的液压驱动系统，复杂性大大降低，可以实现高精度位置、速度的控制，响应速度快，便于四足机器人获得更好的动态响应能力。另外，电驱动系统运行过程不产生噪声，不排放气体，体积小、质量轻、便于运输和携带。本发明机器人的电机与减速机连接，通过输出端驱动各个关节转动进而带动支腿运动。电机经减速器降速后，输出端扭矩进一步加大，使得该机器人不仅能在崎岖路面上实现慢走、小跑、各项运动及自平衡外，还具有较高的负载能力。 1

主权项

1.一种能适应复杂崎岖地形的高负载能力的电驱动四足机器人，包括机身以及四条支腿，所述四条支腿包括两条前腿以及两条后腿，所述两条前腿分别安装于所述机身前端的两侧，所述两条后腿分别安装于所述机身后端的两侧；每一所述支腿均包括大腿以及小腿，其特征在于，所述大腿包括髋关节摆动板、髋正摆关节电机、髋正摆关节减速器、髋正摆关节内法兰、髋正摆关节法兰以及位于两侧的大腿板；所述小腿包括膝关节电机、膝关节减速器、凸轮、小腿驱动杆、小腿杆以及脚垫；所述支腿还包括髋侧摆关节，所述髋侧摆关节包括髋侧摆关节电机、髋侧摆关节减速器以及髋侧摆关节法兰；

所述髋侧摆关节电机固定在机身上，其输出端与髋侧摆关节减速器的内转子传动连接，所述髋侧摆关节减速器的外转子与所述髋侧摆关节法兰固定连接，所述髋侧摆关节法兰与髋关节摆动板固定连接，所述髋侧摆关节电机用于驱动整个支腿整体绕所述机身的长度方向转动，

所述髋正摆关节电机固定在所述髋关节摆动板上，其输出端与所述髋正摆关节减速器的内转子传动连接，所述髋正摆关节减速器的外转子与所述髋正摆关节内法兰固定连接，所述髋正摆关节内法兰与所述髋正摆关节法兰固定连接，所述髋正摆关节法兰与所述两侧的大腿板的一端固定连接，所述髋正摆关节电机用于驱动整个支腿整体绕所述机身的宽度方向转动；

所述膝关节电机固定在所述髋正摆关节法兰上，其输出端与所述膝关节减速器的内转子传动连接，所述膝关节减速器的外转子与所述凸轮固定连接，所述凸轮与所述小腿驱动杆的一端铰接，所述小腿驱动杆另一端与所述小腿杆的顶端铰接，同时，所述小腿杆的顶端还与所述大腿板的另一端铰接，所述膝关节电机用于驱动所述小腿杆绕所述机身的宽度方向转动；

所述脚垫固定在所述小腿杆的底端。

2.如权利要求1所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述机身包括第一U型板、第二U型板、短杆以及长杆，所述机身前、后端均设置有相间隔的所述第一U型板以及第二U型板，所述机身前、后端的两块第一U型板通过所述长杆连接，所述机身前端的第一U型板以及第二U型板通过所述短杆连接，所述机身后端的第一U型板以及第二U型板亦通过所述短杆连接；所述支腿的髋侧摆关节电机固定在第二U型板上，所述支腿的髋关节摆动板的另一端可转动地安装于所述第一U型板上。

3.如权利要求2所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述机身还包括轴套，所述长杆通过所述轴套安装在所述第一U型板上，所述短杆通过所述轴套安装于所述第一U型板以及第二U型板之间。

4.如权利要求2或3所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述第一U型板、第二U型板也可以是三角形或梯形。

5.如权利要求2或3所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述长杆以及短杆均采用碳纤维、各类型铝合金、或各类型不锈钢的材料制作。

6.如权利要求1所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述电驱动四足机器人还包括用于实时检测所述髋正摆关节电机、髋侧摆关节电机以及膝关节电机的转动角度的关节码盘和/或用于检测脚底接触力的脚底压力传感器，所述机器人还包括控制系统，所述控制系统接收所述关节码盘和/或脚底压力传感器所采集到的信息，并控制所述机器人的运动。

7.如权利要求6所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述电驱动四足机器人还包括规划机器人运动路径的导航系统，所述导航系统包括环境采集装置以及处理器，所述环境采集装置采集所述机器人外部的环境信息，所述处理接收来自所述环境采集装置的数据，并经过运算后得到所述机器人的路径规划，所述处理器将其运算结果发送至所述控制系统，所述控制系统控制所述机器人的运动。

8.如权利要求7所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述环境采集装置包括激光雷达、双目摄像头或者单目摄像头。

9.如权利要求6所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述电驱动四足机器人还包括用于检测所述髋正摆关节电机、髋侧摆关节电机以及膝关节电机的输出力矩的力矩感知功能模块，所述力矩感知功能模块与所述控制系统电连接，用于提供机器人实时的力反馈信息；所述力矩感知功能模块采集的力矩信息为力矩传感器检测的力矩信息、电机驱动电流推算的力矩信息或由弹簧形变推算的力矩信息。

10.如权利要求1至3中任意一项所述的电驱动四足机器人，其特征在于，所述髋正摆关节电机、髋正摆关节减速器、膝关节电机、膝关节减速器、髋侧摆关节电机以及髋侧摆关节减速器均安装于所述支腿的上端。