一種四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]步行機器人是一種智能機器人，常見的步行機器人以兩足式、四足式以及六足式應(yīng)用較多。其中，四足步行機器人機構(gòu)簡單靈活、承載能力強、穩(wěn)定性好，在搶險救災(zāi)、星球探測、娛樂以及軍事等方面有很好的應(yīng)用前景，最具代表性的是美國波士頓動力公司制作的 BigDog。
[0003]現(xiàn)階段，國內(nèi)外多數(shù)對四足機器人的研究都集中步行姿態(tài)的調(diào)整，而對高空下落的四足機器人的姿態(tài)調(diào)整的研究很少。例如，高空救援四足機器人這一類的機器人需要從空中下落至地面，為了保證落地的安全性及穩(wěn)定性，要求機器人以一種正確的姿態(tài)著陸，因此對于這類機器人，其空中姿態(tài)調(diào)整、自動翻正以及落地緩沖就顯得尤為重要。而在少數(shù)研究高空下落四足機器人的研究中，多數(shù)采用了萬向節(jié)這類簡單的剛性構(gòu)件來實現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正，這種機構(gòu)多數(shù)情況下姿態(tài)調(diào)整的精度偏低、地形適應(yīng)性低，致使高空機器人無法調(diào)整到正確姿態(tài)或落地時容易傾翻；另外，在落地時剛性軀體無法提供緩沖，容易導(dǎo)致構(gòu)件損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理、通用性強的四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，包括前驅(qū)、彈性脊柱和后驅(qū)，所述彈性脊柱包括彈簧、索傳動裝置和由多個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)疊加而成的關(guān)節(jié)傳動裝置，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺和固定框，所述索傳動裝置包括繩和輪盤，所述后驅(qū)通過關(guān)節(jié)傳動裝置安裝在前驅(qū)的右側(cè)，所述輪盤設(shè)有多個，輪盤安裝在前驅(qū)和后驅(qū)的內(nèi)部，所述的旋轉(zhuǎn)臺和固定框均設(shè)有多個，旋轉(zhuǎn)臺通過固定框連接，所述彈簧設(shè)置在兩個旋轉(zhuǎn)臺之間，所述繩穿過彈簧，繩的一端纏繞在輪盤上，繩的另一端固接在前驅(qū)或后驅(qū)上。
[0006]作為本發(fā)明進一步的方案:所述前驅(qū)和后驅(qū)中各設(shè)有兩個輪盤。
[0007]作為本發(fā)明進一步的方案:所述的兩個旋轉(zhuǎn)臺均設(shè)有四個彈簧。
[0008]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述繩共設(shè)有四根，其中兩根繩的一端分別纏繞在前驅(qū)內(nèi)的輪盤上，另一端固接在后驅(qū)上，另外兩根繩的一端分別纏繞在后驅(qū)內(nèi)的輪盤上，另一端固接在前驅(qū)上。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、通用性強、可以實現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正的彈性脊柱結(jié)構(gòu)，采用索傳動裝置控制關(guān)節(jié)傳動裝置被動運動從而實現(xiàn)四足機器人的任意姿態(tài)調(diào)整和自動翻正。不僅能用于地面上的四足機器人的步行姿態(tài)調(diào)整，同時能用于高空下落的四足機器人的姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正，并有一定的緩沖作用。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明中彈性脊柱旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸側(cè)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實施方式】對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。
[0014]請參閱圖1-3，一種四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，包括前驅(qū)1、彈性脊柱和后驅(qū)7，所述彈性脊柱包括彈簧4、索傳動裝置和由多個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)疊加而成的關(guān)節(jié)傳動裝置，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺3和固定框5，所述索傳動裝置包括繩2和輪盤6，所述后驅(qū)7通過關(guān)節(jié)傳動裝置安裝在前驅(qū)1的右側(cè)，所述輪盤6設(shè)有多個，輪盤6安裝在前驅(qū)1和后驅(qū)7的內(nèi)部，所述的旋轉(zhuǎn)臺3和固定框5均設(shè)有多個，旋轉(zhuǎn)臺3通過固定框5連接，所述彈簧4設(shè)置在兩個旋轉(zhuǎn)臺3之間，彈簧4保證被動運動時各層的旋轉(zhuǎn)角度較為均勻，同時也起到了一定的緩沖作用，所述繩2穿過彈簧4，繩2的一端纏繞在輪盤6上，繩2的另一端固接在前驅(qū)1或后驅(qū)7上。
[0015]所述前驅(qū)1和后驅(qū)7中各設(shè)有兩個輪盤6，所述的兩個旋轉(zhuǎn)臺3均設(shè)有四個彈簧4，所述繩2共設(shè)有四根，其中兩根繩2的一端分別纏繞在前驅(qū)1內(nèi)的輪盤6上，另一端固接在后驅(qū)7上，另外兩根繩2的一端分別纏繞在后驅(qū)7內(nèi)的輪盤6上，另一端固接在前驅(qū)1上。
[0016]所述關(guān)節(jié)傳動裝置由多層旋轉(zhuǎn)機構(gòu)組合而成，整個裝置被動運動，其動力由索傳動裝置提供，索傳動裝置控制機構(gòu)實現(xiàn)橫搖和俯仰兩個自由度；所述的索傳動裝置包括形狀相同的輪盤6和兩組繩，輪盤6在前驅(qū)1和后驅(qū)7中各布置兩個，兩組繩分別由一對繩組成，四根繩分別一端纏繞在輪盤6上，然后穿過關(guān)節(jié)傳動裝置，另一端與前驅(qū)1或后軀7固接，每一對繩2通過輪盤6實現(xiàn)收線和放線，從而控制機構(gòu)進行橫搖和俯仰，所述的關(guān)節(jié)傳動裝置兩端分別與前驅(qū)1和后驅(qū)7固接，其自身由多層旋轉(zhuǎn)機構(gòu)組合而成，每層旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可實現(xiàn)2個方向運動，所述的彈簧4設(shè)置在關(guān)節(jié)傳動裝置的層與層之間，每兩層之間設(shè)置四個彈簧4，索傳動裝置的兩組繩從其中間穿過，每個固定框5接兩個旋轉(zhuǎn)臺3的一端，分別實現(xiàn)兩個方向的旋轉(zhuǎn)。
[0017]本發(fā)明采用的是索傳動裝置控制關(guān)節(jié)傳動裝置被動運動從而實現(xiàn)四足機器人的任意姿態(tài)調(diào)整和自動翻正，即通過繩2的收線和放線實現(xiàn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)運動，另一個方向的旋轉(zhuǎn)與此類似，兩個方向的旋轉(zhuǎn)，即橫搖和俯仰，按照一定的關(guān)系運動時則可以實現(xiàn)預(yù)定的姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)層數(shù)是可調(diào)的，在一定范圍內(nèi)，層數(shù)越多，機構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度越大，控制精度也越高，復(fù)雜姿態(tài)越容易實現(xiàn)，但是隨著層數(shù)的增加，控制的難度也隨之增加。由于關(guān)節(jié)傳動裝置兩端的旋轉(zhuǎn)臺3與前驅(qū)1和后軀7固接，因此與中間的旋轉(zhuǎn)臺3結(jié)構(gòu)稍有不同。
[0018]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、通用性強、可以實現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正的彈性脊柱結(jié)構(gòu)，采用索傳動裝置控制關(guān)節(jié)傳動裝置被動運動從而實現(xiàn)四足機器人的任意姿態(tài)調(diào)整和自動翻正。不僅能用于地面上的四足機器人的步行姿態(tài)調(diào)整，同時能用于高空下落的四足機器人的姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正，并有一定的緩沖作用。
[0019]上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項】
1.一種四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，包括前驅(qū)(1)、彈性脊柱和后驅(qū)(7)，其特征在于，所述彈性脊柱包括彈簧(4)、索傳動裝置和由多個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)疊加而成的關(guān)節(jié)傳動裝置，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺(3)和固定框(5)，所述索傳動裝置包括繩(2)和輪盤(6)，所述后驅(qū)(7)通過關(guān)節(jié)傳動裝置安裝在前驅(qū)(1)的右側(cè)，所述輪盤(6)設(shè)有多個，輪盤(6)安裝在前驅(qū)(1)和后驅(qū)(7)的內(nèi)部，所述的旋轉(zhuǎn)臺(3)和固定框(5)均設(shè)有多個，旋轉(zhuǎn)臺(3)通過固定框(5)連接，所述彈簧(4)設(shè)置在兩個旋轉(zhuǎn)臺(3)之間，所述繩(2)穿過彈簧(4)，繩(2)的一端纏繞在輪盤(6)上，繩(2)的另一端固接在前驅(qū)(1)或后驅(qū)(7)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前驅(qū)(1)和后驅(qū)(7)中各設(shè)有兩個輪盤(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的兩個旋轉(zhuǎn)臺(3 )均設(shè)有四個彈簧(4 )。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述繩(2)共設(shè)有四根，其中兩根繩(2)的一端分別纏繞在前驅(qū)(1)內(nèi)的輪盤(6)上，另一端固接在后驅(qū)(7)上，另外兩根繩(2)的一端分別纏繞在后驅(qū)(7)內(nèi)的輪盤(6)上，另一端固接在前驅(qū)(1)上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四足機器人的二自由度仿生彈性脊柱結(jié)構(gòu)，包括前驅(qū)、彈性脊柱和后驅(qū)，彈性脊柱包括彈簧、索傳動裝置和由多個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)疊加而成的關(guān)節(jié)傳動裝置，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臺和固定框，索傳動裝置包括繩和輪盤，后驅(qū)通過關(guān)節(jié)傳動裝置安裝在前驅(qū)的右側(cè)，輪盤安裝在前驅(qū)和后驅(qū)的內(nèi)部，彈簧設(shè)置在兩個旋轉(zhuǎn)臺之間。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、通用性強、可以實現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正的彈性脊柱結(jié)構(gòu)，采用索傳動裝置控制關(guān)節(jié)傳動裝置被動運動從而實現(xiàn)四足機器人的任意姿態(tài)調(diào)整和自動翻正。不僅能用于地面上的四足機器人的步行姿態(tài)調(diào)整，同時能用于高空下落的四足機器人的姿態(tài)調(diào)整以及自動翻正，并有一定的緩沖作用。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN105235770
【申請?zhí)枴緾N201510798688
【發(fā)明人】李露, 朱紅生, 徐林森, 馮寶林
【申請人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進制造技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月19日