[發明專利]一種基于柔性驅動器的欠驅動雙足步行機器人

有效

• 申請號: 201610083897.8
• 申請日: 2016-02-06
• 公開（公告）號: CN105599822B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 肖曉暉;張強;姚道金;寇重光;王楊;陳瀟
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;B25J17/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于柔性驅動器的欠驅動雙足步行機器人，其特征在于，包括至少四個關節模塊，至少兩個足部組件，連接髖關節與膝關節、膝關節與足部組件的左右腿連桿組件，以及連接左右腿的腰部組件；

髖關節模塊與膝關節模塊均采用柔性驅動方式，只具有一個俯仰自由度，髖關節模塊與膝關節模塊通過連接模塊與腿部連桿緊固連接在一起；小腿連桿末端與欠驅動的足部組件連接；左右腿的髖關節內套筒與腰部緊固連接，構成雙足步行機器人的整體結構；

所述雙足步行機器人腰部與滑塊緊固連接，可沿滑軌在運行環境中的矢狀面內進行兩自由度的平面運動；

所述基于柔性驅動器的髖關節模塊包括：第一三叉固定塊(1)、第一線性彈簧(2)、第一三叉輸出單元(3)、第一直流伺服電機及減速器(4)、第一動力輸入軸(5)、第一電機連接塊(6)、髖關節內套筒(7)、第一軸承端蓋(8)、第一深溝球軸承(9)、髖關節外套筒(10)、髖關節連接板(11)、定位套筒(12)；

其中三個第一三叉固定塊(1)沿圓周均布在髖關節外套筒(10)內，通過螺釘緊固連接；第一三叉輸出單元(3)與第一三叉固定塊(1)上設有圓柱形凸起，可固定線性彈簧(2)，二者通過三組對稱的線性彈簧(2)柔性連接；第一直流伺服電機及減速器(4)的第一動力輸出軸(5)通過形配合與第一電機連接塊(6)緊固連接；第一電機連接塊(6)再與第一三叉輸出單元(3)通過螺釘緊固連接；第一直流伺服電機及減速器(4)通過螺釘固定在髖關節內套筒(7)上；髖關節內套筒(7)與髖關節外套筒(10)之間裝有兩個第一深溝球軸承(9)保證兩者相對轉動；兩軸承間通過定位套筒(12)定位軸承內圈；第一軸承端蓋(8)通過螺釘與髖關節外套筒(10)緊固連接，定位軸承外圈；髖關節連接板(11)通過螺釘固定在髖關節外套筒(10)上，再通過螺釘與大腿連桿緊固連接；

所述基于柔性驅動器的膝關節模塊，包括：第二三叉固定塊(13)、第二線性彈簧(14)、第二三叉輸出單元(15)、第二直流伺服電機及減速器(16)、第二動力輸入軸(17)、第二電機連接塊(18)、第二軸承端蓋(19)、第二深溝球軸承(20)、膝關節內套筒(21)、膝關節下連接板(22)、膝關節上連接板(23)、膝關節外套筒(24)；

其中三個第二三叉固定塊(13)通過螺釘沿圓周固定在膝關節外套筒(24)內；第二三叉輸出單元(15)通過三組對稱的第二線性彈簧(14)與第二三叉固定塊(13)柔性連接；通過螺釘與形配合將第二三叉輸出單元(15)、第二直流伺服電機及減速器(16)、第二動力輸出軸(17)、第二電機連接塊(18)、膝關節內套筒(21)緊固連接；膝關節外套筒(24)與膝關節內套筒(21)之間裝有兩個第二深溝球軸承(20)保證兩者相對轉動；第二軸承端蓋(19)通過螺釘固定在膝關節外套筒(24)上；膝關節上連接板(23)通過螺釘固定在膝關節外套筒(24)上，再通過螺釘與大腿連桿緊固連接；膝關節下連接板(22)套在膝關節內套筒(21)上，通過銷釘周向定位，再通過螺釘與小腿連桿緊固連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于柔性驅動器的欠驅動雙足步行機器人，其特征在于，所述足部組件(25)為一半圓柱構件，通過螺釘與小腿連桿緊固連接；圓弧面與地面為線接觸，可與地面之間產生滾動摩擦繞接觸線旋轉。

3.根據權利要求2所述的一種基于柔性驅動器的欠驅動雙足步行機器人，其特征在于，所述運行環境包括：整體框架(26)、水平滑軌(27)、水平滑塊(28)、豎直滑塊(29)、豎直滑軌(30)；四個水平滑軌(27)兩個一組，分別用螺釘水平固定在整體框架(26)兩側；四個水平滑塊(28)分別與水平滑軌(28)配合；豎直滑軌(30)用螺釘與同側的兩個水平滑塊(28)緊固連接，使其垂直于地面，可沿水平滑軌(27)進行直線運動；豎直滑塊(29)用螺釘與機器人腰部緊固連接，并與豎直滑軌(30)配合。