[發明專利]一種用于可變胞無人地面移動系統的三自由度髖關節機構

在審

• 申請號: 201810580053.3
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108749950A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 劉俊;盧明明;孫磊;劉學成
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 徐偉

本發明公開了一種用于可變胞無人地面移動系統的三自由度髖關節機構，包括上旋轉機構、中旋轉機構、下旋轉機構、車底板、T形套筒和大腿構件。所述車底板固定連接在所述可變胞無人地面移動系統的車架上。所述上旋轉機構設有第一電機、連接構件和髖關節板，所述第一電機連接在車底板的上側，所述髖關節板通過連接構件和第一電機輸出軸連接，且髖關節板位于車底板的下側。所述髖關節板內側連接T形套筒，T形套筒的一端連接中旋轉機構，T形套筒的另一端連接下旋轉機構，且中旋轉機構與下旋轉機構相互垂直。所述下旋轉機構連接大腿構件。工作時，上旋轉機構、中旋轉機構和下旋轉機構聯動，大腿構件實現X、Y、Z三坐標的三自由度旋轉。

技術領域

本發明涉及汽車態與類人態之間切換重構的無人變胞地面移動系統技術領域，具體地說，它涉及一種用于可變胞無人地面移動系統的三自由度髖關節機構。

背景技術

可變胞機構是能夠實現機構重構變形且在變形過程中自由度發生改變的機構?？勺儼孛嬉苿酉到y，是一種處在前沿研究領域且技術先進的移動載具，其結構可變形重構以適應于不同的行駛路面，當在易于通行的結構路面時，可變胞為汽車態快速行駛，當在道路難于通行的非結構路面(譬如野外、臺階、溝壑等)時，可變胞為類人態進行跨步行走，從而提高了道路的通過性。其中，在針對可變胞無人地面移動系統而設計的髖關節機構成為設計的難點。經過對現有的技術文獻檢索發現，現有髖關節機構具有以下特點：髖關節采用三個電機來驅動控制以實現髖關節的偏轉、俯仰和側擺的三個自由度的運動；髖關節機構采用同步帶減速的減速驅動方式等。然而，現有技術中的髖關節機構由于電機以及減速機構放置位置而使得髖關節結構較為復雜，同時各旋轉機構的轉動角度也會受到很大限制。此外，相比來說，同步帶減速的減速方式可靠度不高。在髖關節需要折疊時，同步帶還可能會變松弛，不能很好地進行傳動。

由此可見，在針對髖關節機構進行結構緊湊設計的基礎上，采用結構緊湊可靠性高的電機減速方式，以及有效實現髖關節在偏轉、俯仰和翻滾的三個自由度運動的功能的同時也能避免系統重構變形過程中機構間的干涉，成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。

發明內容

針對目前現有的髖關節采用同步帶減速的減速方式可靠度不高的問題，本發明提供一種可變胞無人地面移動系統用三自由度髖關節機構。具體技術方案如下：

一種用于可變胞無人地面移動系統的三自由度髖關節機構，包括上旋轉機構1、中旋轉機構2、下旋轉機構3和車底板4。所述車底板4固定連接在可變胞無人地面移動系統的車架上。所述上旋轉機構1包括第一電機11、連接構件12和髖關節板13，所述第一電機11連接在車底板4的上側，所述髖關節板13通過連接構件12和第一電機11輸出軸連接，且髖關節板13位于車底板4的下側。

所述中旋轉機構2包括第二電機21和中行星齒輪減速機構22。所述下旋轉機構3包括第三電機31和下行星齒輪減速機構33。

所述髖關節板13內側連接T形套筒5，所述T形套筒5的相互垂直的兩個位置上分別連接中旋轉機構2和下旋轉機構3，所述下旋轉機構3上連接大腿構件6。

工作時，第一電機11驅動髖關節板13圍繞Z軸旋轉，中旋轉機構2通過第二電機21和中行星齒輪減速機構22帶動T形套筒5圍繞X軸旋轉，下旋轉機構3通過第三電機31和下行星齒輪減速機構33帶動大腿構件6圍繞Y軸旋轉。上旋轉機構1、中旋轉機構2和下旋轉機構3聯動時，大腿構件6實現X、Y、Z三坐標的三自由度旋轉。

進一步限定的技術方案如下：

所述髖關節板13為上板、右板和左板組成的U形彎板，上板上設有上連接孔131，右板上設有右連接孔132，左板上設有左連接孔133，所述右連接孔132和左連接孔133的中心線的延長線相重合，所述右連接孔132和左連接孔133內均設有軸承，所述右連接孔132的兩側分別設有一個中減速行星輪軸孔134。