[發(fā)明專利]四足機(jī)器人低轉(zhuǎn)動慣量配置的腿足機(jī)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210222073.6
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102717847A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉;劉振宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院自動化研究所
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及四足機(jī)器人的腿足機(jī)構(gòu)，特別是一種具有低轉(zhuǎn)動慣量配置的四足機(jī)器人的腿足機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

四足機(jī)器人是一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，目前正在處于探索發(fā)展之中，四足機(jī)器人設(shè)計成功與否的關(guān)鍵技術(shù)之一是機(jī)器人腿足結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有的機(jī)器人腿足機(jī)構(gòu)為單一電機(jī)帶動關(guān)節(jié)運動的裝置，并且腿足結(jié)構(gòu)比較簡單，缺少一些相應(yīng)的傳感和限位裝置，轉(zhuǎn)動慣量比較高，不利于四足機(jī)器人行走。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

針對當(dāng)前的機(jī)器人腿足機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量過高且安全性差，不適于四足機(jī)器人應(yīng)用的問題，本發(fā)明提供了一種具有低轉(zhuǎn)動慣量配置的四足機(jī)器人的腿足機(jī)構(gòu)。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于機(jī)器人的腿足機(jī)構(gòu)，該機(jī)器人包括本體，該腿足機(jī)構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)、大腿、膝關(guān)節(jié)、小腿，其中髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)均具有一個固定部和一個相對于該固定部作樞轉(zhuǎn)運動的樞轉(zhuǎn)部，所述髖關(guān)節(jié)的固定部固定連接于所述本體，所述髖關(guān)節(jié)的樞轉(zhuǎn)部固定連接于所述大腿的上部，所述膝關(guān)節(jié)的固定部固定連接于所述大腿的下部，所述膝關(guān)節(jié)的樞轉(zhuǎn)部固定連接于所述小腿的上部，該腿足機(jī)構(gòu)還包括一個固定連接于所述本體的髖關(guān)節(jié)電機(jī)，該髖關(guān)節(jié)電機(jī)包括一個垂直于大腿的軸向的動力輸出軸，該動力輸出軸通過一個髖關(guān)節(jié)同步帶帶動髖關(guān)節(jié)的樞轉(zhuǎn)部相對于髖關(guān)節(jié)的固定部進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而帶動大腿相對于所述本體進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，該腿足機(jī)構(gòu)還包括一個安裝于大腿的上部的膝關(guān)節(jié)電機(jī)、一個蝸輪蝸桿、一個第一帶輪、一個膝關(guān)節(jié)同步帶和一個第二帶輪；該膝關(guān)節(jié)電機(jī)包括一個平行于大腿的軸向的動力輸出軸，該第一帶輪通過該蝸輪蝸桿與該膝關(guān)節(jié)電機(jī)的動力輸出軸相連，以將該膝關(guān)節(jié)電機(jī)的動力輸出軸的轉(zhuǎn)動進(jìn)行90度的轉(zhuǎn)換，使該第一帶輪在平行于大腿的軸向的轉(zhuǎn)動平面上轉(zhuǎn)動；并且，該第一帶輪通過該膝關(guān)節(jié)同步帶帶動該第二帶輪轉(zhuǎn)動；該第二帶輪與所述膝關(guān)節(jié)的樞軸部固定連接，帶動小腿相對于所述膝關(guān)節(jié)的固定部進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述第一帶輪和第二帶輪位于所述大腿的相對于本體的外側(cè)位置。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述蝸輪蝸桿的轉(zhuǎn)動軸與髖關(guān)節(jié)的樞轉(zhuǎn)部同軸。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)上安裝有限位構(gòu)件，該限位構(gòu)件用于防止關(guān)節(jié)運動幅度過大。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述限位構(gòu)件為機(jī)械限位構(gòu)件，其通過機(jī)械方式限制構(gòu)件的相對運動。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，述機(jī)械限位構(gòu)件件包括限位塊和限位栓，其分別固定于關(guān)節(jié)的固定部和樞轉(zhuǎn)部，限位塊位于限位栓的運動路徑上。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述限位塊的安裝位置是可調(diào)的。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述限位構(gòu)件為感應(yīng)限位機(jī)構(gòu)，其用于對構(gòu)件的相對機(jī)械運動進(jìn)行感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)信號的構(gòu)件，并將該感應(yīng)信號發(fā)送給一個外部控制裝置，使該外部控制裝置通過對該感應(yīng)信號的處理來限制所述構(gòu)件的相對機(jī)械運動。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述感應(yīng)限位機(jī)構(gòu)為霍爾限位機(jī)構(gòu)，其包括一個霍爾傳感器和一個感應(yīng)片，其分別安裝于能夠繞髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)相對轉(zhuǎn)動的兩個機(jī)械構(gòu)件上。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述感應(yīng)片包括磁性材料，所述外部控制器為所述機(jī)器人的上位控制器。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，該腿足機(jī)構(gòu)還包括一個足部，該足部安裝有觸地感知機(jī)構(gòu)和被動柔順機(jī)構(gòu)，所述觸地感知機(jī)構(gòu)用于感知所述足部觸地力的大小，所述被動柔順機(jī)構(gòu)用于緩沖所述足部落地瞬間的碰撞。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述觸地感知機(jī)構(gòu)包括觸地傳感器和彈簧，所述彈簧安裝于足部的一個可伸縮裝置的立柱上。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述被動柔順機(jī)構(gòu)包括腳套，其安裝于機(jī)器人的足部的底部。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述被動柔順機(jī)構(gòu)包括緩沖墊片，其安裝于觸地傳感器的上下兩面。

(三)有益效果

本發(fā)明的四足機(jī)器人的腿足機(jī)構(gòu)采用同步帶進(jìn)行傳動，膝關(guān)節(jié)電機(jī)縱向安裝于大腿上部，使蝸輪蝸桿對其輸出轉(zhuǎn)動進(jìn)行90度轉(zhuǎn)換，從而大大的減小了髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動慣量，使髖關(guān)節(jié)電機(jī)得到最大的功率利用，使機(jī)器人能夠更加平穩(wěn)的行走。

本發(fā)明的四足機(jī)器人的腿足結(jié)構(gòu)安裝有可以調(diào)節(jié)的機(jī)械限位和傳感限位，增加了安全性。

本發(fā)明的足部底部便于安裝觸地傳感器，并能夠大大減小了緩沖力，從而能夠很好的適應(yīng)環(huán)境的變化。

附圖說明