[發明專利]一種具有并聯柔性腰部結構的四足機器人

在審

• 申請號: 201810627660.0
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108657306A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 傘紅軍;張道義;陳久朋;陳浩;普江華;吳鵬
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種具有并聯柔性腰部結構的四足機器人，包括機架、并聯柔性腰部結構以及四條結構相同的腿部機構，所述機架由前機架、后機架構成；其中，前機架和后機架通過并聯柔性腰部結構連接，四條腿部機構分別安裝在前機架的兩個前肩梁、后機架的兩個后肩梁上；四條腿部機構通過驅動電機驅動前進或者后退，機架的前肩梁和后肩梁共同為整個腿部機構提供一個自由度，并聯柔性腰部結構通過電機驅動運動。本發明機架分為前機架和后機架兩部分，前后機架通過具有四個自由度的并聯柔性腰部結構連接，在腿部機構、前肩梁、后肩梁以及柔性腰的作用下整個機器人具有四個自由度，能模仿自然界的動物實現許多復雜的動作。

技術領域

本發明一種具有并聯柔性腰部結構的四足機器人，屬于步行機器人技術領域。

背景技術

足式機器人能夠根據地面的復雜環境靈活地選擇落腳點完成既定的任務，因而在復雜環境中的應用非常廣泛，但目前的四足機器人大多數采用剛性腰部結構，不能達到快速運動和靈活避障等要求。動物仿生研究顯示，動物運動時由于腰部的變化和蓄力，能夠使動物腿部及身體有更強的爆發力，腰部的合理利用還能減少能量的消耗以及更好地保持身體的穩定性。另外，靈巧的腰部結構還能幫助動物完成許多高難度的動作，因此，對四足機器人柔性腰部的研究是必不可少的。

目前國內外所采用的柔性腰部大多以彈性體替代，雖然彈性體腰部的使用可以減少機構沖擊和提高系統的穩定性，但卻無法主動控制機構的轉向以及完成一些高難度的動作；彈性材料的使用還限制了機器人的自由度以及增大能耗等。

發明內容

本發明提供了一種具有并聯柔性腰部結構的四足機器人，通過在結構中加入并聯柔性腰，從而增加四足機器人的自由度、增加機構的剛度等。

本發明的技術方案是：一種具有并聯柔性腰部結構的四足機器人，包括機架、并聯柔性腰部結構3以及四條結構相同的腿部機構5，所述機架由前機架1、后機架4構成；其中，前機架1和后機架4通過并聯柔性腰部結構3連接，四條腿部機構5分別安裝在前機架1的兩個前肩梁2、后機架4的兩個后肩梁6上；四條腿部機構5通過驅動電機12驅動前進或者后退，機架的前肩梁2和后肩梁6共同為整個腿部機構5提供一個自由度，并聯柔性腰部結構3通過電機11驅動運動。

所述并聯柔性腰部結構3包括柔性腰動平臺15、柔性腰靜平臺18、具有相同的結構和尺寸的三條支鏈組成；其中，柔性腰動平臺15與后機架4連接，柔性腰靜平臺18與前機架1連接，柔性腰靜平臺18與柔性腰動平臺15之間通過均勻布置的三條支鏈連接。

所述柔性腰動平臺15與后機架4焊接，柔性腰靜平臺18與前機架1通過螺栓連接。

所述支鏈包括一個矩形框9、一根輸出桿8、兩個聯軸器10和一個球頭萬向節7；其中矩形框9一端通過兩個聯軸器10連接固定在柔性腰靜平臺18上的電機11的輸出軸，矩形框9另一端和輸出桿8一端通過轉動副連接，輸出桿8另一端與球頭萬向節7一端焊接，球頭萬向節7另一端與柔性腰動平臺15通過螺栓連接。

所述電機11通過電機控制器根據接收的壓力傳感器17的信號控制電機11以不同的轉速旋轉；其中，壓力傳感器17安裝在前機架1的側鋼板上，該側剛板與柔性腰靜平臺18通過螺栓連接。

所述機架的前肩梁2和后肩梁6共同為整個腿部機構5提供一個自由度，具體轉動方式為固定在前肩梁2和后肩梁6上的轉向電機13通過轉動帶動前肩梁2、后肩梁6以及整個腿部機構5向左/向右轉動，轉向電機13的輸出軸與傳動軸14連接，傳動軸14兩端分別與一個軸承16過盈配合。

所述腿部機構5由曲柄、連桿Ⅰ、連桿Ⅱ、連桿Ⅲ、連桿Ⅳ、連桿Ⅴ、連桿Ⅵ組成；其中曲柄的一端與固定在機架上的驅動電機12輸出軸連接，連桿Ⅱ、連桿Ⅲ的一端通過轉動副與機架連接，曲柄的另一端與連桿Ⅰ的一端、連桿Ⅰ的中部與連桿Ⅱ的另一端、連桿Ⅰ的另一端與連桿Ⅳ的一端及連桿Ⅴ的一端、連桿Ⅲ的另一端與連桿Ⅵ的一端、連桿Ⅳ的另一端與連桿Ⅲ的中部、連桿Ⅴ的另一端與連桿Ⅵ的中部通過轉動副連接。