[發(fā)明專利]一種基于跨關節(jié)協(xié)同驅動的仿人機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110377836.3
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113134841B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 黃強;黃高;范徐笑;陳學超;黃日成;吳國良;余張國;張志豪
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 尤樟華

1.一種基于跨關節(jié)協(xié)同驅動的仿人機器人，所述仿人機器人包括軀干、髖關節(jié)、大腿桿、膝關節(jié)、小腿桿、踝關節(jié)和腳掌，其特征在于，

所述仿人機器人還包括：

固定在所述軀干處的第一對驅動單元；

固定于所述髖關節(jié)內的第二對驅動單元；

固定于所述膝關節(jié)內的第三對驅動單元；

其中，所述第一對驅動單元的兩個驅動單元通過第一對連桿的兩個連桿分別與髖關節(jié)連接，以帶動所述髖關節(jié)的自旋和/或前擺動作；所述第一對驅動單元的兩個驅動單元協(xié)同驅動，所述第一對連桿的兩個連桿同向擺動時，所述髖關節(jié)為前擺動作；所述第一對連桿的兩個連桿反向擺動時，所述髖關節(jié)為自旋動作；

所述第二對驅動單元的兩個驅動單元通過第二對連桿的兩個連桿分別與膝關節(jié)連接，以帶動所述髖關節(jié)的外擺和/或小腿桿的前擺動作；所述第二對驅動單元的兩個驅動單元協(xié)同驅動，所述第二對連桿的兩個連桿同向擺動時，所述小腿桿為前擺動作；所述第二對連桿的兩個連桿反向擺動時，所述髖關節(jié)為外擺動作；

所述第三對驅動單元的兩個驅動單元通過第三對連桿的兩個連桿分別與踝關節(jié)連接，以帶動所述踝關節(jié)的前擺和/或外擺動作；所述第三對驅動單元的兩個驅動單元協(xié)同驅動，所述第三對連桿的兩個連桿同向擺動時，所述踝關節(jié)為前擺動作；所述第三對連桿的兩個連桿反向擺動時，所述踝關節(jié)為外擺動作。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于跨關節(jié)協(xié)同驅動的仿人機器人，其特征在于，所述髖關節(jié)包括髖自旋框架和髖外擺框架，所述髖外擺框架具有兩個相互垂直的方向軸結構，其中一個方向軸與所述髖自旋框架連接，另一個方向軸與所述大腿桿的上端樞軸連接；

所述髖自旋框架與軀干可轉動連接，并用于支撐所述軀干。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于跨關節(jié)協(xié)同驅動的仿人機器人，其特征在于，

所述第一對驅動單元的其中一個驅動單元與所述第一對連桿的其中一個連桿的一端連接，該連桿的另一端與所述髖自旋框架連接，使得第一對驅動單元的一個驅動單元、第一對連桿的一個連桿和髖自旋框架組成雙搖桿機構；

所述第一對驅動單元的另一個驅動單元與所述第一對連桿的另一個連桿的一端連接，該連桿的另一端與所述髖外擺框架連接，使得第一對驅動單元的另一個驅動單元、第一對連桿的另一個連桿和髖外擺框架連接組成雙搖桿機構。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于跨關節(jié)協(xié)同驅動的仿人機器人，其特征在于，所述第一對驅動單元的兩個驅動單元位于所述髖關節(jié)的后側，所述第一對驅動單元的兩個驅動單元的輸出端朝向不同的方向，所述第一對連桿的兩個連桿分別位于髖關節(jié)的兩側。

5.根據(jù)權利要求3所述的基于跨關節(jié)協(xié)同驅動的仿人機器人，其特征在于，所述大腿桿的下部和小腿桿的上部通過膝關節(jié)轉軸樞軸連接，以組成膝關節(jié)；

所述第二對驅動單元的兩個驅動單元位于所述髖外擺框架內，所述第二對驅動單元的其中一個驅動單元與第二對連桿的其中一個連桿的上端連接，該連桿的下端與小腿桿的上端連接，使得第二對驅動單元的一個驅動單元、第二對連桿的一個連桿和小腿桿組成雙搖桿機構；

所述第二對驅動單元的另一個驅動單元與第二對連桿的另一個連桿的上端連接，該連桿的下端與小腿桿的上端連接，使得第二對驅動單元的另一個驅動單元、第二對連桿的另一個連桿和小腿桿組成雙搖桿機構；

所述第二對驅動單元的兩個驅動單元的輸出端朝向不同的方向，所述第二對連桿的兩個連桿分別位于大腿桿的兩側。

6.根據(jù)權利要求5所述的基于跨關節(jié)協(xié)同驅動的仿人機器人，其特征在于，所述小腿桿的下端和腳掌通過踝關節(jié)十字軸連接，以組成踝關節(jié)；所述小腿桿與踝關節(jié)十字軸的第一方向軸樞軸連接，所述腳掌與踝關節(jié)十字軸的第二方向軸樞軸連接。