二滑輪配合；所述第三繩索穿過(guò)第二滑輪架并與第三滑輪配合。在本實(shí)施方式中，所述第二繩索位于第三繩索正上方，且第二繩索位于所述兩個(gè)第一繩索分支之上;而第三繩索位于所述兩個(gè)第一繩索分支之下。
[0024]請(qǐng)?jiān)僦攸c(diǎn)結(jié)合圖3及圖4所示，所述脊柱主體包括若干串聯(lián)的關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)包括第一收容部128、第二收容部130、夾在第一、第二收容部之間的滾球126，所述第一收容部128及第二收容部130均設(shè)有收容滾球126的槽用以滾球在第一收容及第二收容部之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng);所述關(guān)節(jié)之間通過(guò)連桿131固定串聯(lián)。所述第一收容部及第二收容部上均設(shè)有若干過(guò)孔141，所述兩個(gè)第一繩索分支、第二繩索及第三繩索均對(duì)應(yīng)的通過(guò)過(guò)孔穿過(guò)第一、第二收容部。
[0025]進(jìn)一步的，為了使本結(jié)構(gòu)的控制更加精密且具有可操作性，所述相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)之間設(shè)有彈簧132，該彈簧132連接前一個(gè)關(guān)節(jié)的第二收容部及后一個(gè)關(guān)節(jié)的第一收容部，且所述連桿收容在彈簧132內(nèi)。脊柱主體的轉(zhuǎn)動(dòng)引起彈簧132的壓縮并存儲(chǔ)彈性勢(shì)能，在脊柱主體恢復(fù)原形時(shí)彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這有效的提高了四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效率。并且通過(guò)改變脊柱中彈簧的參數(shù)，可以改變脊柱主體的彎曲曲線，實(shí)現(xiàn)脊柱主體不同方向的彎曲。
[0026]而上述仿生脊柱機(jī)構(gòu)的控制方法為:
[0027]脊柱主體橫向扭動(dòng)的控制，即控制第一轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針或者逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，拉扯兩個(gè)第一繩索分支的其中一個(gè)而放松另一個(gè)，并通過(guò)關(guān)節(jié)中滾球與第一、第二收容部之間的轉(zhuǎn)動(dòng)使脊柱主體橫向扭動(dòng)；
[0028]脊柱主體縱向扭動(dòng)的控制，包括控制第二轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)拉扯第二繩索同時(shí)第三轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)放松第三繩索，并通過(guò)關(guān)節(jié)中滾球與第一、第二收容部之間的轉(zhuǎn)動(dòng)使脊柱主體向上凸起扭動(dòng)；以及控制第三轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)拉扯第三繩索同時(shí)第二轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)放松第二繩索，并通過(guò)關(guān)節(jié)中滾球與第一、第二收容部之間的轉(zhuǎn)動(dòng)使脊柱主體向下凸起扭動(dòng)。
[0029]結(jié)合圖1，可以實(shí)現(xiàn)的一種控制方法的具體實(shí)施例為，通過(guò)控制第一驅(qū)動(dòng)裝置106驅(qū)動(dòng)第一轉(zhuǎn)盤(pán)110按照方向5旋轉(zhuǎn)，第一繩索分支134收回，第一繩索分支136放出，拉動(dòng)第二支架124壓縮彈簧132運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)脊柱機(jī)構(gòu)在偏航方向2上的轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣的，通過(guò)控制第一驅(qū)動(dòng)裝置106驅(qū)動(dòng)第一轉(zhuǎn)盤(pán)110按照方向6旋轉(zhuǎn)，第一繩索分支136收回，第一繩索分支134放出，拉動(dòng)第二支架124壓縮彈簧132運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)脊柱機(jī)構(gòu)在偏航方向I上的轉(zhuǎn)動(dòng)。而通過(guò)控制第二驅(qū)動(dòng)裝置108驅(qū)動(dòng)第二轉(zhuǎn)盤(pán)152及第三轉(zhuǎn)盤(pán)112按照方向7旋轉(zhuǎn)，第二繩索138收回，第三繩索140放出，拉動(dòng)第一支架122壓縮彈簧132運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)脊柱機(jī)構(gòu)在俯仰方向3上的轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣的，通過(guò)控制第二驅(qū)動(dòng)裝置108驅(qū)動(dòng)第二轉(zhuǎn)盤(pán)152及第三轉(zhuǎn)盤(pán)112按照方向8旋轉(zhuǎn)，第三繩索140收回，第二繩索138放出，拉動(dòng)第一支架122壓縮彈簧132運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)脊柱機(jī)構(gòu)在俯仰方向4上的轉(zhuǎn)動(dòng)。如上所述，通過(guò)控制第一、第二驅(qū)動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)仿生脊柱機(jī)構(gòu)在偏航和俯仰兩個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脊柱機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向和彎曲。
[0030]而結(jié)合上述說(shuō)明，本發(fā)明還公開(kāi)一種機(jī)器人，使用所述的仿生脊柱機(jī)構(gòu)。
[0031]另外，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括第一轉(zhuǎn)盤(pán)、第二轉(zhuǎn)盤(pán)、第三轉(zhuǎn)盤(pán)、脊柱體;所述第一轉(zhuǎn)盤(pán)位于脊柱體的一端;第二轉(zhuǎn)盤(pán)、第三轉(zhuǎn)盤(pán)均位于脊柱體的另一端;所述脊柱體包括可橫向扭動(dòng)也可縱向扭動(dòng)的脊柱主體、固定在脊柱主體一端的第一支架、固定在脊柱主體另一端的第二支架;所述第二轉(zhuǎn)盤(pán)位于第三轉(zhuǎn)盤(pán)之上； 第一轉(zhuǎn)盤(pán)上繞有第一繩索，該第一繩索的兩端形成兩個(gè)第一繩索分支，該兩個(gè)第一繩索分支自第一轉(zhuǎn)盤(pán)兩端橫向排列向第二支架方向延伸，且該兩個(gè)第一繩索分支穿過(guò)第一支架并固定在第二支架上； 第二轉(zhuǎn)盤(pán)上繞有第二繩索，該第二繩索延伸出的一端穿過(guò)第二支架并固定在第一支架上； 第三轉(zhuǎn)盤(pán)上繞有第三繩索，該第三繩索延伸出的一端穿過(guò)第二支架并固定在第一支架上； 所述第二繩索位于第三繩索正上方，且第二繩索位于所述兩個(gè)第一繩索分支之上；而第三繩索位于所述兩個(gè)第一繩索分支之下。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述脊柱主體包括若干串聯(lián)的關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)包括第一收容部、第二收容部、夾在第一、第二收容部之間的滾球，所述第一收容部及第二收容部均設(shè)有收容滾球的槽用以滾球在第一收容及第二收容部之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng);所述關(guān)節(jié)之間通過(guò)連桿固定串聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一收容部及第二收容部上均設(shè)有若干過(guò)孔，所述兩個(gè)第一繩索分支、第二繩索及第三繩索均對(duì)應(yīng)的通過(guò)過(guò)孔穿過(guò)第一、第二收容部。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)之間設(shè)有彈簧，該彈簧連接前一個(gè)關(guān)節(jié)的第二收容部及后一個(gè)關(guān)節(jié)的第一收容部，且所述連桿收容在彈簧內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第二轉(zhuǎn)盤(pán)及第三轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)連接部同軸連接;所述第二繩索在第二轉(zhuǎn)盤(pán)上的繞線方向與第三繩索在第三轉(zhuǎn)盤(pán)上的繞線方向相反。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，其特征在于:還設(shè)有第一機(jī)體及第二機(jī)體，所述第一轉(zhuǎn)盤(pán)、第一支架安裝在第一機(jī)體上，且第一轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)安裝在第一機(jī)體上的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);所述第二轉(zhuǎn)盤(pán)、第三轉(zhuǎn)盤(pán)、第二支架安裝在第二機(jī)體上，且第二轉(zhuǎn)盤(pán)、第三轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)安裝在第二機(jī)體上的第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);所述脊柱主體橫跨在第一機(jī)體和第二機(jī)體之間。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一機(jī)體上還設(shè)有位于第一轉(zhuǎn)盤(pán)及第一支架之間的第一滑輪架，該第一滑輪架上設(shè)有兩個(gè)橫向排列的第一滑輪，所述兩個(gè)第一繩索分支穿過(guò)第一滑輪架并與對(duì)應(yīng)的第一滑輪配合;所述第二機(jī)體上還設(shè)有位于第二轉(zhuǎn)盤(pán)與第二支架之間的第二滑輪架，所述第二滑輪架上設(shè)有上下排列的第二滑輪和第三滑輪，所述第二繩索穿過(guò)第二滑輪架并與第二滑輪配合;所述第三繩索穿過(guò)第二滑輪架并與第三滑輪配合。8.—種根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于，包括: 脊柱主體橫向扭動(dòng)的控制，即控制第一轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針或者逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，拉扯兩個(gè)第一繩索分支的其中一個(gè)而放松另一個(gè)，并通過(guò)關(guān)節(jié)中滾球與第一、第二收容部之間的轉(zhuǎn)動(dòng)使脊柱主體橫向扭動(dòng)； 脊柱主體縱向扭動(dòng)的控制，包括控制第二轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)拉扯第二繩索同時(shí)第三轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)放松第三繩索，并通過(guò)關(guān)節(jié)中滾球與第一、第二收容部之間的轉(zhuǎn)動(dòng)使脊柱主體向上凸起扭動(dòng)；以及控制第三轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)拉扯第三繩索同時(shí)第二轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)放松第二繩索，并通過(guò)關(guān)節(jié)中滾球與第一、第二收容部之間的轉(zhuǎn)動(dòng)使脊柱主體向下凸起扭動(dòng)。9.一種機(jī)器人，其特征在于:包括權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的仿生脊柱機(jī)構(gòu)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于四足機(jī)器人的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，包括兩個(gè)動(dòng)力機(jī)、兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)、四個(gè)滑輪、兩個(gè)滑輪底座、一套脊柱模塊和四條繩索。本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)動(dòng)力機(jī)的控制，可以實(shí)現(xiàn)仿生脊柱機(jī)構(gòu)在偏航和俯仰兩個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人的轉(zhuǎn)向和彎曲。本發(fā)明的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，利用繩索作為傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，在脊柱的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)上裝有彈簧，脊柱的轉(zhuǎn)動(dòng)引起彈簧的壓縮并存儲(chǔ)彈性勢(shì)能，在脊柱恢復(fù)原形時(shí)彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這有效的提高了四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效率。本發(fā)明的仿生脊柱機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變脊柱中彈簧的參數(shù)，可以改變脊柱的彎曲曲線，實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人不同方向的彎曲。
【IPC分類(lèi)】B25J9/10, B25J17/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105538338
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610081084
【發(fā)明人】宋光明, 韋中, 張勇, 鄭楚婷, 彭璜, 宋愛(ài)國(guó)
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年2月5日