[發明專利]一種混聯機械腿及其控制方法

在審

• 申請號: 201810183405.1
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108216421A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張伏;王亞飛;陳新輝;鄭莉敏;馬田樂;陳天華;陳自均;徐銳良;王甲甲;付三玲
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 陳佳麗

1.一種混聯機械腿，包括由上至下依次連接的固定頂板（1）、髖關節、大腿、膝蓋關節（18）、小腿（11）以及足（12），其特征在于：所述髖關節包括3組球鉸組件，所述球鉸組件由依次連接的球鉸座（2）、球鉸（3）和球鉸連接件（4）構成，球鉸座（2）設置于固定頂板（1）的底部；所述大腿為并聯結構，包括大腿支撐架（6）和2個電動缸（5），大腿支撐架（6）與其中一個球鉸連接件連接，2個電動缸（5）分別與另外2個球鉸連接件連接，電動缸（5）的下端通過電動缸固定架（7）與大腿支撐架（6）連接，電動缸（5）的伸縮變化帶動大腿支撐架（6）動作，實現大腿的俯仰運動和橫滾運動；所述膝蓋關節（18）上端與大腿支撐架（6）的底端鉸接，下端與小腿（11）固定連接，膝蓋關節（18）上設有用于驅動膝蓋關節（18）運動的驅動機構，所述驅動機構包括伺服電機（13）、同步輪（14）、同步帶（15）、減速輪（16）和行星減速器（17），所述伺服電機（13）與設置于大腿支撐架（6）上的同步輪（14）連接以驅動同步輪（14）的轉動，減速輪（16）設置于膝蓋關節（18）與大腿支撐架（6）的鉸接軸（8）的軸端，且減速輪（16）與行星減速器（17）連接，同步帶（15）套設于同步輪（14）和減速輪（16）上，伺服電機（13）通過同步輪（14）、同步帶（15）、減速輪（16）和行星減速器（17）驅動膝蓋關節（18）運動，從而帶動機械腿的小腿（11）抬起和放下；所述小腿（11）為串聯結構，小腿（11）連接于膝蓋關節（18）的下端部且小腿（11）與膝蓋關節（18）之間設有緩沖彈簧（9）和三維力傳感器（10）；足（12）固定設置于小腿（11）的下端部。

2.根據權利要求1所述的一種混聯機械腿，其特征在于：所述膝蓋關節（18）與小腿（11）之間通過直線軸承（19）和內螺紋光軸（20）連接，直線軸承（19）固定于膝蓋關節（18）上，內螺紋光軸（20）一端設置于直線軸承（19）內，另一端穿過小腿（11）上開設的通孔，隨著緩沖彈簧（9）的壓縮變形和復原，內螺紋光軸（20）在直線軸承（9）內上下運動以配合緩沖彈簧（9）的伸縮。

3.根據權利要求1所述的一種混聯機械腿，其特征在于：所述大腿支撐架（6）為倒“U”型，膝蓋關節為“U”型。

4.根據權利要求1所述的一種混聯機械腿，其特征在于：所述機械腿的足為球形。

5.一種混聯機械腿的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）獲取機械腿大腿關節角度或者髖關節角度B，機械腿膝蓋關節角度A，機械腿大腿等效長度L₁，機械腿小腿長度L₂；

（2）由下式計算機械腿的足端軌跡：

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