[發明專利]一種仿生袋鼠機器人

有效

• 申請號: 201510029015.5
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104548608B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 左國玉;王鑫鵬;劉雨微;龔道雄
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: A63H11/06
• 分類號: A63H11/06;B62D57/032
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

1.一種仿生袋鼠機器人，其特征在于，包括：機身、動力傳輸裝置、兩腿部機構、尾部平衡機構及控制系統；

機身，由機身側板(1A、1B)、機身腿部連接軸(9)、電位器(6)、多根機身框架桿(4)組成，機身側板包括機身左側板(1A)和機身右側板(1B)，機身腿部連接軸(9)與機身左、右側板(1A、1B)固接，電位器(6)與機身右側板(1B)固接，兩機身框架桿(4)分別與機身左、右側板(1A、1B)固接，機身框架桿(4)之間通過連接件連接；

動力傳輸裝置，安裝在機身左、右側板之間，包括帶離合器組件的減速齒輪組(2)、單向軸承(32)、髖關節軸(8)、蓄能電機(5)、蓄能電機安裝板(3)；所述帶離合器組件的減速齒輪組(2)具體結構為：一級齒輪軸(27)、二級齒輪軸(28)、三級齒輪軸(29)兩端分別與機身左、右側板(1A、1B)連接，一級齒輪軸(27)上裝有第一齒輪(18)、套筒(24)、第四齒輪(23)，套筒(24)位于第一齒輪(18)與第四齒輪(23)之間，第一齒輪(18)、套筒(24)、第四齒輪(23)均相對于一級齒輪軸(27)可自由轉動；二級齒輪軸(28)上裝有第二齒輪(19)、第三齒輪(20)、離合器(21)，第二齒輪(19)與二級齒輪軸(28)固接，第三齒輪(20)相對于二級齒輪軸(28)可自由轉動，離合器(21)一端與第二齒輪(19)固接，離合器(21)另一端嵌套在第三齒輪(20)上且這一端固接凹槽(33)；絲杠(35)安裝在機身左側板(1A)上，且絲杠(35)相對于機身左側板(1A)可以自由轉動，絲杠(35)位于機身左側板(1A)外側的一端固接有第七齒輪(31)，碼盤測速電機(30)輸出軸上固接碼盤測速電機輸出軸齒輪(34)，碼盤測速電機輸出軸齒輪(34)與第七齒輪(31)嚙合，絲杠(35)位于機身左側板(1A)內側的一端裝有帶撥叉的螺母(22)，帶撥叉螺母(22)的撥叉嵌入凹槽(33)內；三級齒輪軸(29)上固接第五齒輪(25)；髖關節軸(8)與單向軸承(32)內側固接，單向軸承(32)外側與第六齒輪(26)固接；第一齒輪(18)、第四齒輪(23)、第五齒輪(25)為雙聯齒輪；一級齒輪軸(27)、二級齒輪軸(28)、三級齒輪軸(29)1/2處分別與蓄能電機安裝板(3)連接，蓄能電機安裝板(3)上裝有蓄能電機(5)，蓄能電機(5)的輸出軸上固接蓄能電機輸出軸齒輪(17)，蓄能電機輸出軸齒輪(17)與第一齒輪(18)上其中一個齒輪嚙合，第一齒輪(18)上另一個齒輪與第二齒輪(19)嚙合，第三齒輪(20)與第四齒輪(23)其中一個齒輪嚙合，第四齒輪(23)另一個齒輪與第五齒輪(25)中一個齒輪嚙合，第五齒輪(25)另一齒輪與第六齒輪(26)嚙合；髖關節軸(8)位于機身右側板(1B)外側的一端通過同步帶(16)與電位器(6)連接；

兩腿部機構左右對稱，分別與動力傳輸裝置的髖關節軸(8)及機身的機身腿部連接軸(9)兩端連接，腿部機構由大腿(10)、大腿連桿(11)、蓄能彈簧(12)、小腿(13)、小腿連桿(14)和弧形腳(15)組成；大腿(10)頂端與髖關節軸(8)固接，大腿連桿(11)頂端與機身腿部連接軸(9)通過軸承連接，大腿(10)末端與小腿(13)頂端鉸接，大腿連桿(11)末端與小腿(13)1/5處鉸接，大腿連桿(11)3/4處與小腿連桿(14)頂端鉸接，蓄能彈簧(12)兩端分別與大腿連桿(11)頂端及大腿(10)末端連接，小腿連桿(14)末端與弧形腳(15)頂端鉸接，小腿(13)末端與弧形腳(15)1/5處鉸接；

尾部平衡機構，包括尾巴(7)、尾部連接軸(42)、尾部固定桿(39)、尾部電機(41)、尾部電機安裝板(40)、尾部齒輪(37)；尾部連接軸(42)、尾部固定桿(39)分別與機身左、右側板(1A、1B)、尾部電機安裝板(40)固接，尾部電機(41)分別與尾部電機安裝板(40)、機身右側板(1B)固接，尾巴(7)與尾部連接軸(42)通過軸承連接，尾部齒輪(37)通過銷釘(36)與尾巴(7)固接，尾部電機(41)的輸出軸上固接尾部電機輸出軸齒輪(38)，尾部電機輸出軸齒輪(38)與尾部齒輪(37)嚙合；

控制系統，包括主控模塊、姿態采集模塊、離合器控制模塊、蓄能程度檢測控制模塊、尾巴姿態檢測控制模塊；主控模塊包括STM32微控制器及對應外圍電路；姿態采集模塊包括三軸陀螺儀和加速度計及對應的外圍電路；離合器控制模塊包括碼盤測速電機的驅動控制電路和數據采集電路；蓄能程度檢測控制模塊包括電位器數據采集電路和蓄能電機驅動控制電路；尾巴姿態檢測控制模塊包括尾部電機驅動控制電路和磁編碼器及對應外圍電路。

2.根據權利要求1所述的一種仿生袋鼠機器人，其特征在于：蓄能彈簧(12)兩端分別與大腿連桿(11)頂端及大腿(10)末端連接，作為機身側板(1A、1B)、大腿(10)、大腿連桿(11)和小腿(13)組成的平行四邊形機構的對角線，髖關節軸(8)轉動帶動大腿(10)轉動，引發蓄能彈簧(12)形變。