[發(fā)明專利]一種足式機(jī)器人雙自由度基節(jié)結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111576902.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN113998028A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣剛;郝興安;周偉;王勇;胡逸然;黃寅森;李昔學(xué);劉洪銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/032
• 分類號(hào): B62D57/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種足式機(jī)器人雙自由度基節(jié)結(jié)構(gòu)，目的在于解決現(xiàn)有的足式機(jī)器人基節(jié)處受力情況差的現(xiàn)狀，同時(shí)提升機(jī)器人的靈活性。其結(jié)構(gòu)由底板、法蘭軸、傳動(dòng)軸、軸承座、轉(zhuǎn)盤、套筒、液壓擺動(dòng)缸、雙列圓錐滾子軸承、推力球軸承、跨騎式連接件組成。底板通過螺栓與液壓擺動(dòng)缸和軸承座連接；法蘭軸通過六個(gè)通孔與液壓擺動(dòng)缸連接；軸承座中裝配雙列圓錐滾子軸承、推力球軸承；傳動(dòng)軸從雙列圓錐滾子軸承中穿過，其矩形凹槽與法蘭軸凸起特征進(jìn)行配合，另一端的正方形截面軸段與轉(zhuǎn)盤配合，轉(zhuǎn)盤端面與推力球軸承緊貼；螺栓將液壓擺動(dòng)缸固定于轉(zhuǎn)盤；跨騎式連接件與液壓擺動(dòng)缸通過上下六個(gè)通孔鎖緊；提供了一種新的基節(jié)結(jié)構(gòu)，有較高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種足式機(jī)器人雙自由度基節(jié)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

六足機(jī)器人是一種仿多足動(dòng)物運(yùn)動(dòng)方式的足式機(jī)器人，其腿部具有多個(gè)自由度，可對(duì)落足點(diǎn)進(jìn)行最優(yōu)化選擇，步態(tài)豐富，重心較低，穩(wěn)定性高，機(jī)身豎直運(yùn)動(dòng)范圍大，越障和避障能力強(qiáng)。相比于傳統(tǒng)的輪式、履帶式機(jī)器人，六足機(jī)器人可以利用離散的落足點(diǎn)支撐方式實(shí)現(xiàn)非接觸式避障、跨障，在非結(jié)構(gòu)化地形和變化的環(huán)境下具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。

目前的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式主要有電驅(qū)動(dòng)、氣驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。其中電驅(qū)動(dòng)和氣驅(qū)動(dòng)的功率較低，功率密度較低，難以達(dá)到重載機(jī)器人的功率需求和承載能力要求，因此重載機(jī)器人多采用液壓式驅(qū)動(dòng)。

目前國內(nèi)外研究的大部分足式機(jī)器人都為單腿三關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，從仿生學(xué)的角度來看，三關(guān)節(jié)單腿的仿生程度低級(jí)，無法較完整地實(shí)現(xiàn)類生物單腿的靈活性，使得整個(gè)足式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力低下。

目前根據(jù)國內(nèi)外大型足式機(jī)器人的腿的結(jié)構(gòu)和重量來看，其腿部基節(jié)的結(jié)構(gòu)所受彎矩較大，會(huì)導(dǎo)致腿部轉(zhuǎn)動(dòng)過程中基節(jié)卡死的情況。

針對(duì)以上問題，本文提出一種足式機(jī)器人雙自由度基節(jié)結(jié)構(gòu)，用以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決當(dāng)前足式機(jī)器人靈活性太差、基節(jié)承受彎矩太大等問題，本發(fā)明提供了一種全新的足式機(jī)器人基節(jié)的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)自由度，采取雙列圓錐滾子軸承和傳動(dòng)軸配合，裝在軸承座上的方式來將整條腿運(yùn)動(dòng)過程中所帶來的彎矩傳遞到機(jī)身上。并具有軸向和徑向的兩個(gè)自由度，能夠大幅增加足式機(jī)器人的靈活性，讓其具有更強(qiáng)的地形適應(yīng)性，在復(fù)雜地形和極端條件上有更強(qiáng)的工作能力，具有顯著的進(jìn)步意義。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種足式機(jī)器人雙自由度基節(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于：其由底板、法蘭軸、傳動(dòng)軸、軸承座、轉(zhuǎn)盤、套筒、液壓擺動(dòng)缸、雙列圓錐滾子軸承、推力球軸承、跨騎式連接件組成。

底板部件是一體化設(shè)計(jì)，其上有八個(gè)通孔分布在兩側(cè)，兩側(cè)還各開有三個(gè)減重孔，正中開有減重槽；兩端的各四個(gè)通孔分別使用螺栓與液壓擺動(dòng)缸和軸承座連接，而底板部件通過焊接與機(jī)身連接。

法蘭軸是一體化設(shè)計(jì)，右端面開有六個(gè)通孔，六個(gè)通孔相隔60度均勻排列，左端有一小段凸軸；法蘭軸的右端通過六個(gè)通孔使用螺栓將其與液壓擺動(dòng)缸連接；法蘭軸的左端通過凸軸和傳動(dòng)軸進(jìn)行配合，右端的擺動(dòng)缸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)法蘭軸和傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。

軸承座是一體化設(shè)計(jì)，其是一個(gè)雙列軸承座結(jié)構(gòu)底部是相連的，底座開有四個(gè)螺紋孔；軸承座通過螺栓與底板連接，雙列圓錐滾子軸承裝在其中，推力球軸承裝在其端面的凹槽中，推力球軸承的厚度比端面凹槽深度高一毫米；

傳動(dòng)軸是一體化設(shè)計(jì)，傳動(dòng)軸右端為矩形凹槽其后還有一段軸肩，左端如階梯軸的形式，有一段螺紋而后接了一段正方形的軸；傳動(dòng)軸穿過雙列圓錐滾子軸承，其上的矩形凹槽與法蘭軸配合組成凹凸配合，軸肩頂住雙列圓錐滾子軸承內(nèi)圈。有螺紋的一端通過軸承座插進(jìn)轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤另一端用螺母固定。

套筒是一體化設(shè)計(jì)，整體為規(guī)則圓環(huán)柱型；放在軸承座中間凹槽處，兩側(cè)頂住雙列圓錐滾子軸承內(nèi)圈，傳動(dòng)軸從其中穿過；