[發明專利]液壓驅動跳躍機器人的腿部機構

有效

• 申請號: 201710535579.5
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107323564B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 葛文杰;張永紅;鄭雷;趙東來;張國雄;王哲;張威
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種液壓驅動跳躍機器人的腿部機構，用于解決現有液壓驅動跳躍機器人連續穩定跳躍困難的技術問題。技術方案是包括第一液壓缸和第二液壓缸，利用第一液壓缸控制髖關節的運動，第二液壓缸控制膝關節的運動，踝關節采用膝踝關節耦合機構來控制。在機器人的起跳階段、騰空階段和落地階段，都能通過兩個液壓缸的伸縮來進行整個腿部的運動。解決了液壓驅動跳躍機器人空中姿態調整的不足，實現了機器人連續穩定的跳躍。

技術領域

本發明涉及一種液壓驅動跳躍機器人，特別是涉及一種液壓驅動跳躍機器人的腿部機構。

背景技術

自然界中的生物經過億萬年的適應和進化，這使得生物具有堪稱完美的身體構造和運動機制用以適應環境，這為人類提供了科技發展的新思路。人們向自然學習的腳步從未停止，采用仿生學原理，設計、研制新型的機器和完整的仿生系統，是最近快速發展的前沿領域之一。在地形復雜的地面跳躍機器人相較于輪式和足式機器人有著無法比擬的優勢，也因此跳躍機器人在星際探索、軍事偵察及生命救援等領域具有廣闊的應用前景。

參照圖6。文獻“授權公告號是CN101244729B的中國發明專利”公開了一種仿袋鼠腿形跳躍機器人結構，該結構在機體上安裝負載，機體下側通過支撐架連接機器人膝關節，機器人膝關節通過腿部軸與機器人小腿連接，小腿的下端為機器人踝關節，腳掌與小腿在踝關節處通過腳掌軸連接，踝關節同時位于腳掌的1/3處，腳掌與腳趾通過腳趾軸連接，腳趾軸位于腳掌前端，下置彈簧一端安裝于腳掌后端，一端安裝于小腿的2/5處，上置彈簧一端安裝于小腿上端，一端安裝于機體的1/2處；動力機構通過上耳環和下耳環分別與小腿和腳掌連接。

該結構將液壓缸直接安裝于小腿和腳之間，直接驅動踝關節，在身體與腿部之間沒有安裝液壓缸，而是靠上置彈簧的收縮實現機器人腿部運動，這種結構不能實現機器人空中姿態調整，進而不能實現機器人連續穩定跳躍。

發明內容

為了克服現有液壓驅動跳躍機器人連續穩定跳躍困難的不足，本發明提供一種液壓驅動跳躍機器人的腿部機構。該機器人腿部包括第一液壓缸和第二液壓缸，利用第一液壓缸控制髖關節的運動，第二液壓缸控制膝關節的運動，踝關節采用膝踝關節耦合機構來控制。在機器人的起跳階段、騰空階段和落地階段，都能通過兩個液壓缸的伸縮來進行整個腿部的運動。解決了液壓驅動跳躍機器人空中姿態調整的不足，實現了機器人連續穩定的跳躍。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種液壓驅動跳躍機器人的腿部機構，其特點是包括身體機架1、第一液壓缸支座2、第一液壓缸3、第二液壓缸15、大腿4、小腿8、腳9、髖關節、膝關節和膝踝關節耦合機構。所述的身體機架1的一端與髖關節支座18固連，另一端與第一液壓缸支座2固連，第一液壓缸支座2與第一液壓缸3的缸筒鉸接，第一液壓缸3的活塞穿過大腿4上表面的矩形槽23與大腿4鉸接。大腿4通過膝關節與小腿8的一端相連，小腿8的另一端與腳9鉸接。

所述的髖關節包括第一角位移傳感器16、第一角位移傳感器固定座17、髖關節支座18、髖關節不銹鋼管20、髖關節法蘭盤22和髖關節套筒19。第一角位移傳感器16的殼體與第一角位移傳感器固定座17和大腿4固連，髖關節不銹鋼管20通過髖關節法蘭盤22與髖關節支座18固連，利用緊定螺釘將髖關節不銹鋼管20與第一角位移傳感器16的轉動軸緊固；髖關節不銹鋼管20與第二液壓缸15的缸筒通過自潤滑軸承21鉸接。當第一液壓缸3的活塞推動大腿4時，第一角位移傳感器16的殼體隨大腿4一起運動，轉動軸隨身體機架1運動，達到測量身體機架1與大腿4之間的角度的目的。

所述的膝關節包括第二角位移傳感器7、第二角位移傳感器固定座6、膝關節不銹鋼管24和膝關節法蘭盤5。第二角位移傳感器7的殼體與第二角位移傳感器固定座6和大腿4固連，膝關節不銹鋼管24通過膝關節法蘭盤5與小腿8固連，利用緊定螺釘將膝關節不銹鋼管24與第二角位移傳感器7的轉動軸緊固。當第二液壓缸15的活塞推動小腿時，第二角位移傳感器7的殼體隨大腿4一起運動，轉動軸隨小腿8一起運動，達到測量大腿4與小腿8之間的角度的目的。