[發明專利]一種四足仿生機器人單腿機構

在審

• 申請號: 202010461052.4
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111591371A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 董超;李顯軍;石超;張方雙;吳幫普
• 申請（專利權）人: 貴州航天天馬機電科技有限公司
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 宋妍麗

本發明提供了一種四足仿生機器人單腿機構，包括驅動模塊、髖關節單元、液壓缸、大腿單元、膝關節、小腿單元；所述驅動模塊、髖關節單元、大腿單元、膝關節、小腿單元依次可轉動連接，驅動模塊和大腿單元直接連接有液壓缸。本發明液壓缸帶動膝關節處的多連桿機構，從而實現小腿單元的大角度擺動；在大腿單元增加一個直線軸承定位套筒，能防止一體化液壓缸的活塞受到非軸向力，對其起到直線運動定位的作用，提高一體化液壓缸壽命；小腿單元設置有彈簧作為降低能耗和緩沖減震結構，既能降低運動時能量消耗，又可減少對腿部的震動沖擊；采用液壓馬達驅動關節運動，結構簡單、控制方便。

技術領域

本發明涉及一種四足仿生機器人單腿機構。

背景技術

由于四足動物經過漫長的進化，對地形的適應能力較強，在復雜地形環境下能過溝越壑、大步幅高速行走以及攀爬大角度陡坡，其結構和運動方式為四足仿生機器人的研究提供了很好的借鑒。增大步行機器人的負載量，降低質量，提高步行機器人行走時的穩定能力和應急反應能力，提升運動速度，增強其對地面環境的適應能力，降低步行過程中的能量消耗等，日益成為各國機器人學界研究的熱點。

目前國內外已經研發出不同構型的四足步行機器人樣機。常用的驅動方式有液壓驅動、氣動驅動、電機驅動等。傳統的依賴液壓系統設計的仿生關節具有輸出力矩大，抗負載能力強的特點，但是存在液壓系統復雜，設計的關節擺動范圍小等特點呢，難以適應大坡度條件下行走大擺動關節范圍的需要。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種四足仿生機器人單腿機構，該四足仿生機器人單腿機構結構緊湊，能在有限的安裝空間內實現大幅度運動角度。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的一種四足仿生機器人單腿機構，包括驅動模塊、髖關節單元、液壓缸、大腿單元、膝關節、小腿單元；所述驅動模塊、髖關節單元、大腿單元、膝關節、小腿單元依次可轉動連接，驅動模塊和大腿單元直接連接有液壓缸；大腿單元和膝關節構成轉動副，膝關節和小腿單元構成轉動副；液壓缸驅動大腿單元繞髖關節單元和大腿單元的連接點轉動；驅動模塊驅動髖關節單元旋轉。

所述驅動模塊包括液壓馬達、液壓馬達安裝支座、安裝螺栓、液壓馬達聯軸塊、平鍵，液壓馬達通過安裝螺栓固定在液壓馬達安裝支座上，液壓馬達安裝支座通過平鍵聯接于髖關節單元,安裝在液壓馬達聯軸塊的鍵槽中，液壓馬達通過液壓馬達安裝支座、平鍵帶動髖關節單元旋轉。

所述髖關節單元包括橫擺軸、連接塊Ⅰ、連接塊Ⅱ、髖關節軸Ⅰ、髖關節軸Ⅱ，橫擺軸前端轉動限位于驅動模塊，橫擺軸緊固于連接塊Ⅰ和連接塊Ⅱ，髖關節軸Ⅰ固定在連接塊Ⅰ下端位置，髖關節軸Ⅱ固定在連接塊Ⅱ下端位置，液壓缸可轉動安裝在髖關節軸Ⅰ上，大腿單元可轉動安裝在髖關節軸Ⅱ上。

所述髖關節軸Ⅰ和髖關節軸Ⅱ通過滾針推力軸承和深溝球軸承分別安裝液壓缸和大腿單元，在滾針推力軸承和深溝球軸承之間有無油襯套套在髖關節軸Ⅰ和髖關節軸Ⅱ上，髖關節軸Ⅰ和髖關節軸Ⅱ上安裝液壓缸和大腿單元的位置兩側還套裝有軸向擋圈和O型密封圈；所述連接塊Ⅰ和連接塊Ⅱ均通過六角頭螺栓安裝緊固；在髖關節軸Ⅰ和髖關節軸Ⅱ的兩端裝有端蓋。

所述大腿單元包括銷軸Ⅰ、一體化液壓缸、銷軸Ⅱ、連接桿、小腿轉動軸，銷軸Ⅰ上安裝液壓缸，銷軸Ⅰ固定于一體化液壓缸，一體化液壓缸一端固定于髖關節單元，另一端動作端固定有銷軸Ⅱ，連接桿一端安裝在銷軸Ⅱ上、另一端安裝于小腿轉動軸，小腿轉動軸可轉動固定于小腿單元；銷軸Ⅱ固定在直線軸承定位套筒上，直線軸承定位套筒固定在殼體端部，殼體通過螺栓Ⅰ固定于一體化液壓缸，殼體下端、小腿轉動軸和膝關節構成多連桿機構。

所述銷軸Ⅰ通過關節軸承Ⅰ安裝液壓缸；銷軸Ⅱ通過關節軸承Ⅱ安裝連接桿；小腿轉動軸通過關節軸承Ⅲ安裝。