[發(fā)明專利]一種具有柔性腰部的靈巧型四足機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310676751.0
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103661667A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁希侖;張群;陳浩;徐坤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種具有柔性腰部的靈巧型四足機(jī)器人，其特征在于：包括前車身、后車身、腰部機(jī)構(gòu)、胯部機(jī)構(gòu)以及腿部機(jī)構(gòu)；

其中，前車身與后車身均為框架結(jié)構(gòu)；前車身后端面與后車身前端面間通過腰部機(jī)構(gòu)相連；

所述腰部機(jī)構(gòu)為分體式虎克鉸，其中，兩個鉸鏈座分別軸承聯(lián)接在十字中心軸中兩組相對兩端上，具有橫向偏轉(zhuǎn)與縱向俯仰兩個自由度；兩個鉸鏈座分別與前車身、后車身相連；通過虎克鉸的偏轉(zhuǎn)自由度使前車身和后車身相對偏移；通過虎克鉸的俯仰自由度可以使前車身和后車身相對俯仰；

所述胯部機(jī)構(gòu)具有四套，結(jié)構(gòu)相同，包括齒輪箱A、錐齒輪軸A、定軸與同步帶輪A；其中，齒輪箱A為具有T型截面的筒狀三通結(jié)構(gòu)，具有三個支管，令三個支管分別為第一支管、第二支管與第三支管；第一支管與第二支管管口相對；第一支管與第三支管中均軸承連接有錐齒輪軸A；第二支管中固定安裝有定軸；第一支管與第三支管中錐齒輪軸A的內(nèi)端均具有錐齒輪，且相互嚙合；第一支管中錐齒輪軸A外端與定軸上均固定安裝有同步帶輪A；

四套上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的胯部機(jī)構(gòu)，兩兩為一對通過齒輪箱軸承座分別安裝在前車身與后車身內(nèi)底面上；齒輪箱軸承座軸承連接在第一支管與第二支管端部；并使每對胯部機(jī)構(gòu)中第三支管內(nèi)錐齒輪軸A的外端朝向車身外側(cè)；

上述每套胯部機(jī)構(gòu)對應(yīng)兩套安裝在車身頂面上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括同步帶輪B與驅(qū)動電機(jī)A；其中，驅(qū)動電機(jī)A輸出軸與同步帶輪B同軸固連；令每套胯部機(jī)構(gòu)對應(yīng)的兩套驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別為第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)與第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；其中，第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)中同步帶輪B通過同步帶與一套胯部機(jī)構(gòu)中錐齒輪軸A上安裝的同步帶輪A套接；第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的同步帶輪B通過同步帶與定軸上的同步帶輪A套接；

所述腿部機(jī)構(gòu)包括大腿部分、小腿部分與膝關(guān)節(jié)部分；大腿部分上端與胯部機(jī)構(gòu)中錐齒輪軸A的外端固連；大腿部分下端通過膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)與小腿部分上端相連；所述膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括齒輪箱B、錐齒輪軸B與驅(qū)動軸；其中，齒輪箱B上軸承連接有錐齒輪軸B；驅(qū)動軸兩端分別于齒輪箱左右兩側(cè)軸承連接；使錐齒輪軸B的軸線垂直驅(qū)動軸的軸線；錐齒輪軸的內(nèi)端與驅(qū)動軸上均具有錐齒輪，且相互嚙合；上述齒輪箱B中左右兩側(cè)分別與大腿部分下端兩側(cè)固連，且使驅(qū)動軸的兩端分別穿過大腿部分下端兩側(cè)，與小腿部分下端兩側(cè)固連；錐齒輪軸的外端與驅(qū)動電機(jī)B的輸出軸固連。

2.如權(quán)利要求1所述一種具有柔性腰部的靈巧型四足機(jī)器人，其特征在于：所述腰部機(jī)構(gòu)中具有彈性結(jié)構(gòu)；所述彈性結(jié)構(gòu)包括一對彈性片A和一對彈性片B，均為圓弧形彈性片；一對彈性片A中兩彈性片水平設(shè)置，兩端分別與具有俯仰自由度的鉸鏈座和十字中心軸固連；一對彈性片B中兩彈性片豎直設(shè)置，兩端分別與具有偏轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈座和十字中心軸固連；一對彈性片A與一對彈性片B中的兩個彈性片的兩端分別相互貼合，且一對彈性片A與一對彈性片B中兩彈性片的外弧面反向設(shè)置。

3.如權(quán)利要求1所述一種具有柔性腰部的靈巧型四足機(jī)器人，其特征在于：所述腰部機(jī)構(gòu)中具有限位結(jié)構(gòu)；所述限位結(jié)構(gòu)包括限位槽、限位塊、限位塊安裝槽與限位塊擋板；其中，限位槽設(shè)計(jì)于十字中心軸的橫軸與縱軸的端部，沿周向邊緣開設(shè)，形成圓弧型結(jié)構(gòu)；由此使限位槽的兩端間形成限位臺；同時在限位槽所在端部周向上開設(shè)有至少一對限位塊安裝槽；限位塊安裝槽位于限位臺兩端外側(cè)，位于限位槽對應(yīng)位置；由此通過在一對限位塊安裝槽中插入限位塊，使虎克鉸在偏轉(zhuǎn)與俯仰運(yùn)動過程中，當(dāng)限位塊與限位臺兩端間配合，實(shí)現(xiàn)虎克鉸的偏轉(zhuǎn)與俯仰角度運(yùn)動限位；限位塊擋板固定安裝在限位槽所在一端，對限位塊安裝槽與限位槽進(jìn)行遮擋，且實(shí)現(xiàn)限位塊的定位。

4.如權(quán)利要求1所述一種具有柔性腰部的靈巧型四足機(jī)器人，其特征在于：所述第一支管與第三支管同錐齒輪軸間均通過一對深溝球軸承及套杯、套筒、軸承端蓋軸承連接；其中，套杯為筒狀結(jié)構(gòu)，同軸套在支管內(nèi)部；且后端具有法蘭結(jié)構(gòu)外緣與支管管口端部貼合，實(shí)現(xiàn)套杯與支管間的定位；錐齒輪軸通過一對深溝球軸承與套杯間軸承連接，由此實(shí)現(xiàn)錐齒輪軸與齒輪箱間的軸承聯(lián)接；一對深溝球軸承一端的外圈與套杯前端內(nèi)緣配合定位；另一端的外圈與安裝在支管管口上的軸承端蓋配合，將軸承端蓋、套杯后端外緣與支管管口端面三者固定；且一對深溝球軸承上部軸承內(nèi)圈通過軸用彈性擋圈實(shí)現(xiàn)軸向定位，而一對深溝球軸承之間通過套筒軸向定位。