[實用新型]仿生機械恐龍

有效

• 申請號: 201220419818.3
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN202686559U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 韓曉建;朱位;孫宇;方書明
• 申請（專利權）人: 中科宇博（北京）文化有限公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

技術領域

本實用新型涉及四足機器人，具體涉及仿生機械恐龍。

背景技術

機器人技術是近幾十年來迅速發展起來的一門高新技術，它綜合了機械、微電子與計算機、自動控制、傳感器與信息處理以及人工智能等多學科的最新研究成果，是機電一體化技術的典型載體。大型四足仿生機械恐龍是四足步行機器人的一種重要應用，廣泛應用于娛樂、影視等領域。

大型四足仿生機械恐龍的基本要求是要具備與實際恐龍關節一致的腿部關節，能夠靈活的實現邁腿動作；同時脖子、尾巴和嘴巴都可實現自由的運動。因此，實現上述功能的大型四足仿生機械恐龍實際上是一個多變量、強耦合、非線性和時變的復雜動力學系統。

眾所周知，行走穩定性是四足機器人研制的難點和核心，穩定性決定了四足機器人研制的成敗。目前，雖然可以通過安裝各類傳感設備，例如陀螺儀、傾角計、重心傳感器等提高步態穩定性，但是還沒有達到理想的效果。對于真實的恐龍，由于頭尾部的重量較大，在行走過程中，重心的調整不僅靠四肢的配合實現，同時，軀體的左、右傾斜和搖頭、擺尾的相互配合也起著非常重要的作用，因此，對于大型四足仿生機械恐龍而言，機械結構的設計至關重要，尤其是腿部關節和頭頸部、尾部關節的結構。

當前四足機器人均沒有考慮到頭尾部重量對行走穩定性的影響，其機械結構普遍存在以下一些缺陷：

（1）腿部關節只有大腿關節和小腿關節兩個自由度，這種結構只能實現抬腿、落腿動作，不能使軀體側傾，無法協助進行穩定性調節；

（2）頭頸部和尾部至多只有一個自由度，主要是在靜止狀態下實現俯仰動作。不能實現全方位的搖頭、擺尾，以協助進行穩定性調節。

有鑒于此，需要對大型四足仿生機械恐龍的機械結構進行優化設計，使其具有結構簡單，重量輕，能夠實現多種復雜的動作，并且方便進行重心調整，從而提高大型四足仿生機械恐龍的行走穩定性。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是解決如何簡化大型四足仿生機械恐龍的機械結構，提高行走穩定性的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是提供一種仿生機械恐龍，包括軀干部以及連接在所述軀干部上的頭頸部、尾部和四條機械腿，所述頭頸部和尾部上分別設有實現頸部和尾部全方位轉動的第一機械關節，每一條所述機械腿包括依次連接的髖關節、大腿關節和小腿關節，所述髖關節、大腿關節和小腿關節分別包括用于改變機械腿與軀干部、髖關節與大腿關節以及大腿關節與小腿關節之間角度的第二機械關節。

在上述方案中，所述第一機械關節包括頸部第一支架和頸部第二支架，所述頸部第一支架上固定設有頸部第一電機和頸部轉軸，所述頸部第一電機與所述頸部轉軸的軸線垂直但不相交，且所述頸部第一電機的電機軸上固定有用于連接嘴巴或加長尾桿的連接件；所述頸部第二支架上固定設有頸部第二電機，所述頸部第二電機與所述頸部轉軸的軸線平行，所述頸部轉軸轉動設置在所述頸部第二支架上，且所述頸部轉軸的一端穿出所述第二支架后固定設有頸部第一齒輪；所述頸部第一、第二電機的軸線相互垂直，所述頸部第二電機的電機軸上設有頸部第二齒輪，所述頸部第一、第二齒輪嚙合。

在上述方案中，所述頭頸部還包括實現嘴巴張合的第三機械關節，所述第三機械關節包括下顎部和轉動設置在所述下顎部上的上顎部，所述下顎部上固定有嘴部伺服電機，所述嘴部伺服電機的輸出軸上固定設有下顎第一齒輪，所述上顎部上固定設有上顎第一齒輪，所述上顎第一齒輪與所述下顎第一齒輪嚙合；所述下顎部通過所述連接件與所述頸部第一支架固定。

在上述方案中，所述第二機械關節包括機械腿第一支架和機械腿第二支架，所述機械腿第一支架包括第一、第二側板以及腿部伺服電機，所述第一、第二側板平行設置，所述腿部伺服電機固定在所述第一、第二側板之間，所述腿部伺服電機的輸出端固定連接一個蝸桿；所述機械腿第二支架的一端固定設有腿部轉軸，所述第一、第二側板的一端分別轉動設置在所述腿部轉軸的兩端，所述腿部轉軸的中部固定設有腿部蝸輪，所述腿部蝸輪與所述蝸桿嚙合；所述大腿關節和小腿關節的腿部轉軸軸線平行，且各自的腿部伺服電機的軸線方向沿機械腿的縱向設置；所述髖關節的腿部轉軸軸線與所述大腿關節的腿部轉軸軸線垂直，且髖關節中的腿部伺服電機軸線朝向所述軀干部的內部。

在上述方案中，所述腿部蝸輪具有一個軸套部和一個齒部，所述齒部為扇形不完全蝸輪，并通過扇形連接部與所述軸套部連接，所述扇形連接部的厚度小于齒部的厚度，且沿周向均布設有多個通孔。