[發明專利]一種柔性脊柱四足仿生機器人

有效

• 申請號: 201910367093.4
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110104089B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 伍星;陳久朋;傘紅軍;姚國一;王學軍;陳明方;賀瑋;吳海波;李鵬飛;張道義;田年福;鐘步恩;熊彬州;張凱翔;李奇
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 沈艷尼

本發明公開了一種柔性脊柱四足仿生機器人，包括前身、腰部機構、后身、腿部機構和側擺組件。本發明采用了具有三自由度的并聯機構連接前身和后身，使得整機具備柔性脊柱，能夠在行走過程中起到儲能、協調和減振的作用；整個仿生機器人的四條腿的配置采用了前肘后膝式關節配置，這種配置方式能夠極大的減少能量消耗并且具備一定的地形適應能力，且機器人的每條腿具有三個自由度，分別是前進方向的兩個轉動自由度以及側擺方向的一個轉動自由度。該機器人能夠實現復雜路面的運動，是一種新型的四足仿生機器人。

技術領域

本發明涉及一種柔性脊柱四足仿生機器人，屬于仿生機器人領域。

背景技術

隨著美國波士頓動力公司推出的高性能大狗Big-Dog的出現，世界各國開始意識到腿類機器人的巨大優勢和潛力。四足仿生機器人相比于輪式機器人來說，其能適應不同路況條件，在搶險救災、排雷等領域有著不可替代的作用。相對于六足、甚至八足仿生機器人，四足機器人具有控制簡單、易于實現等特點，因此四足仿生機器人具有廣闊的應用前景。

就目前來看，國內外大多采用剛性軀體作為四足機器人的機身，這種配置方式控制簡單，但是卻失去了動物本身所具有的特性。例如在科研人員觀察能高速運動的獵豹時發現，獵豹具備高速運動的真正原因是具有柔性脊柱。同樣柔性脊柱的四足機器人具有儲能、協調和減振的功能。因此研究具有柔性脊柱的四足機器人迫在眉睫，也是進軍四足機器人領域的關鍵環節。

發明內容

本發明提供了一種柔性脊柱四足仿生機器人，以用于實現前身相對于后身能實現伸縮、俯仰和左右運動，同時實現大腿轉動、小腿轉動，實現大小腿側擺動作。

本發明的技術方案是：一種柔性脊柱四足仿生機器人，包括前身、腰部機構、后身、腿部機構和側擺組件；

所述前身通過腰部機構與后身連接，通過腰部機構實現前身相對于后身做前后伸縮、左右轉動以及俯仰運動；

所述腿部機構為四組，采用前肘后膝式對稱配置在前身、后身，每組腿部機構連接一組側擺組件，兩組側擺組件安裝在前身，兩組側擺組件安裝在后身；通過腿部機構實現大腿轉動、小腿轉動，通過側擺組件實現大小腿側擺動作。

所述前身包括連接桿Ⅰ、前身前板、連接桿Ⅱ、連接桿Ⅲ和前身后板；其中，前身前板和前身后板通過呈平行布置的連接桿Ⅰ、連接桿Ⅱ、連接桿Ⅲ連接，前身后板與腰部機構連接。

還包括前身右板、前身頂板、前身左板、前身底板和電池安裝架Ⅰ；其中，前身底板連接前身前板和前身后板，前身底板上方設置前身右板、前身左板連接前身前板和前身后板，前身頂板安裝在前身前板和前身后板的上方，電池安裝架Ⅰ固定安裝在前身底板上。

所述腰部機構由伸縮支鏈Ⅰ、球副連接法蘭板、伸縮支鏈Ⅱ、伸縮支鏈Ⅲ組成；其中，呈平行布置的伸縮支鏈Ⅰ、伸縮支鏈Ⅱ、伸縮支鏈Ⅲ的一端通過球副連接法蘭板與前身連接，伸縮支鏈Ⅰ、伸縮支鏈Ⅱ、伸縮支鏈Ⅲ的另一端通過六角法蘭面螺母與后身連接。

所述伸縮支鏈Ⅰ、伸縮支鏈Ⅱ采用SPU鏈，所述伸縮支鏈Ⅲ采用PU鏈，SPU鏈中S一端、PU鏈中P一端通過球副連接法蘭板與前身連接，SPU鏈中U一端、PU鏈中U一端通過六角法蘭面螺母與后身連接；其中S表示球副、P表示移動副，U表示虎克鉸。

所述后身包括連接桿Ⅳ、后身前板、連接桿Ⅴ、連接桿Ⅵ和后身后板；其中后身前板和后身后板通過呈平行布置的連接桿Ⅳ、連接桿Ⅴ、連接桿Ⅵ連接，后身后板與腰部機構連接。

還包括后身右板、后身頂板、后身左板、后身底板和電池安裝架Ⅱ；其中后身底板連接后身前板和后身后板，后身底板上方設置后身右板、后身左板連接后身前板和后身后板，后身頂板安裝在后身前板和后身后板的上方，電池安裝架Ⅱ固定安裝在后身底板上。