[發明專利]一種基于生物學特征的四足仿生機器人平臺

在審

• 申請號: 201810579214.7
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108927796A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 朱雅光;劉瓊;宋運動;秦瑞;王超
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/16;B25J17/00;B62D57/032
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王彩花

1.一種基于生物學特征的四足仿生機器人平臺，包括軀干(2)和四個下肢(1)，四個下肢(1)均勻對稱地分布在軀干(2)下方的四角，且四個下肢(1)的結構完全相同；其特征在于，所述軀干(2)包括用于分別驅動每個下肢(1)運動的四個驅動單元(40)、用于支撐驅動單元(40)的軀干底板(50)、用于采集環境數據的深度視覺器(60)和用于感知外部障礙的激光雷達(70)；

所述下肢(1)包括踝關節(10)、腳掌(20)和腿部(30)；腿部(30)的上端固定連接驅動單元(40)，腿部(30)下端可轉動連接所述踝關節(10)的上端；踝關節(10)的下端可轉動連接所述腳掌(20)的上端；

所述踝關節(10)包括與腳掌(20)連接的支撐板(11)、與支撐板(11)前后兩端可轉動連接的支撐框(12)、與支撐框(12)左右兩端可轉動連接的支撐架(13)、絲桿傳動單元(14)和用于控制踝關節(10)的踝關節控制單元(15)；所述絲桿傳動單元(14)上端固定在支撐架(13)上部，絲桿傳動單元(14)下端的兩個連接端(141)通過兩個第一連桿(16)鉸接支撐板(11)的左右兩端、通過兩個第二連桿(17)鉸接支撐架(13)的左右兩端，用以實現控制支撐板(11)的俯仰運動和翻轉運動；

所述腳掌(20)包括與踝關節(10)連接的腳跟(21)、傾斜布設的足弓(22)、設于足弓(22)上表面的腳掌控制單元(23)和位于足弓(22)端部的腳趾(24)；所述足弓(22)的兩端通過扭簧分別與腳跟(21)的上部和腳趾(24)連接，扭簧能實現足弓(22)與腳跟(21)、腳趾(24)之間的相對轉動，使腳跟(21)底面和腳趾(24)能作為承重點與地面接觸；

所述踝關節控制單元(15)包括控制盒(151)和傳感器；控制盒(151)安裝在支撐架(13)上，控制盒(151)用于接收、處理踝關節(10)上的傳感器信息，并發出相應控制指令以使踝關節(10)執行相應操作；

所述絲桿傳動單元(14)包括從下至上依次連接的連接端(141)、絲桿(142)、自鎖主軸螺母機構(143)、電機(144)、與絲桿(142)同軸的絲桿運動導軌(145)和連接支座(146)；

所述絲桿(142)一端通過螺紋與連接端(141)實現固定連接，絲桿(142)另一端與配置在電機(144)的輸出軸上的自鎖主軸螺母機構(143)相連，實現由電機輸出動力，帶動自鎖主軸螺母機構(143)轉動，進而帶動絲桿(142)上下運動，并通過踝關節控制單元(15)中的增量編碼器和數字式霍爾傳感器檢測電機(144)轉動角度、控制電機(144)的正反轉，實現踝關節(10)的上下運動和翻轉運動；

所述絲桿(142)與自鎖主軸螺母機構(143)嚙合后引導入絲桿運動導軌(145)內，絲桿運動導軌(145)上端與連接支座(146)鉸接，連接支座(146)固定在支撐架(13)上部；所述自鎖主軸螺母機構(143)連接所述電機(144)，所述電機(144)為帶減速器的線性無刷直流電機，在電機(144)上部設有用于連接配重減振棒(147)的連接口，配重減振棒(147)用于絲桿傳動單元(14)運動時為第一連桿(16)和第二連桿(17)提供一定側向力以使其穩定運動并緩解系統振動對四足機器人本體的影響；

所述支撐板(11)前后兩端設有可旋轉的第一支撐軸(111)，在支撐板(11)的左右兩端設有可旋轉的第二支撐軸(112)，在第二支撐軸(112)上開設有貫通的限位孔(113)，支撐板(11)下端設有腳掌連接件(114)；

所述支撐架(13)為倒Y形結構，支撐架(13)的上端為腿部連接環(131)，支撐架(13)的倒Y形結構的交點位置左右兩側設有兩個第二連桿鉸接件(132)。

2.如權利要求1所述的基于生物學特征的四足仿生機器人平臺，其特征在于，所述支撐框(12)為方形結構，支撐板(11)通過第一支撐軸(111)安裝在支撐框(12)的前后兩條邊上，第一支撐軸(111)通過過盈配合與支撐框(12)的前后兩條邊上的連接孔固定連接；所述支撐架(13)下方的兩個端部通過支架連接件(133)連接在支撐框(12)的左右兩條邊上，支架連接件(133)與支撐架(13)采用螺栓固定連接，支撐框(12)相對于支撐架(13)和支架連接件(133)能夠轉動。