液壓馬達驅動的武裝機器人三自由度簡易小慣量仿生腿的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于武裝機器人技術領域，具體涉及一種液壓馬達驅動的武裝機器人三自由度簡易小慣量仿生腿。
【背景技術】
[0002]不規(guī)則和不平坦的復雜地形環(huán)境使輪式機器人和履帶式武裝機器人的應用受到限制，原因在于輪式和履帶式武裝機器人的運動軌跡是一條條連續(xù)的轍跡。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物，可以穩(wěn)定支撐武裝機器人的連續(xù)路徑十分有限。相比輪式或履帶式武裝機器人，足式武裝機器人運動時只需要離散的點接觸地面，對復雜地形的適應能力更強。另外，足式武裝機器人的腿部具有多個自由度，使運動的靈活性大大增強，它可以通過調節(jié)支撐腿的長度和足部落點保持身體平衡，不易傾翻，穩(wěn)定性更高。因此足式機器人具有廣闊的應用前景。
[0003]目前足式武裝機器人仿生腿關節(jié)一般由液壓缸或電機等驅動器直接帶動，通過不同關節(jié)驅動器的運動可以實現較快的響應速度和較復雜的末端軌跡，但是存在以下缺點:
1、下一關節(jié)的驅動器作為上一關節(jié)驅動器的負載，影響到腿部的響應速度和工作效率;2、若以電機為驅動器，則功率密度小;3、若采用液壓缸或直線電機等直線驅動器，則關節(jié)在不同擺角下的輸出力矩不同，關節(jié)活動范圍難以改變。4、一些采用直線驅動器或連桿機構傳遞動力的關節(jié)其轉角與驅動器的形成非線性關系，增加了計算量。
【發(fā)明內容】
[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:如何提供一種結構簡單、轉動慣量小、關節(jié)輸出力矩平穩(wěn)的足式武裝機器人行走裝置，以克服現有足式武裝機器人仿生腿轉動慣量大、關節(jié)輸出力矩不平穩(wěn)和功率密度小的問題。
[0006](二)技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種液壓馬達驅動的武裝機器人三自由度簡易小慣量仿生腿，其特征在于，其包括:髖關節(jié)X向液壓馬達1、臀部2、膝關節(jié)液壓馬達3、髖關節(jié)Y向液壓馬達4、大腿5、小腿6、膝關節(jié)傳動桿7;
[0008]其中，臀部2與機器人機身組成的關節(jié)稱為髖關節(jié)X向，臀部2與大腿5組成的關節(jié)稱為髖關節(jié)Y向，大腿5與小腿6組成的關節(jié)稱為膝關節(jié)；
[0009]髖關節(jié)X向液壓馬達I通過聯軸器與臀部2連接，帶動整條腿進行髖關節(jié)X向的擺動；
[0010]所述髖關節(jié)Y向液壓馬達4固定于臀部2上，通過聯軸器與大腿5相連;所述膝關節(jié)液壓馬達3固定于臀部2上，通過膝關節(jié)傳動桿7與小腿6連接;其中，所述膝關節(jié)液壓馬達3與髖關節(jié)Y向液壓馬達4的輸出軸同軸線，其軸線且與髖關節(jié)X向液壓馬達I的輸出軸軸線垂直且相交；
[0011]大腿5與小腿6鉸接;膝關節(jié)傳動桿7與膝關節(jié)液壓馬達3進行偏心鉸接;膝關節(jié)傳動桿7與小腿6鉸接；
[0012]工作過程中，髖關節(jié)X向液壓馬達I的輸出軸與臀部2直接相連，帶動整條腿繞X軸旋轉;髖關節(jié)Y向液壓馬達4固定在臀部2上，輸出軸與大腿5直接相連，帶動大腿及小腿繞y軸旋轉，其轉軸與髖關節(jié)X向液壓馬達I的轉軸垂直且相交;膝關節(jié)液壓馬達3與髖關節(jié)Y向液壓馬達4同軸，固定在大腿5上，膝關節(jié)傳動桿7的上端固定在膝關節(jié)液壓馬達3轉子的一側，以大腿5為機架，同膝關節(jié)液壓馬達3和小腿5形成了四連桿機構，從而將膝關節(jié)液壓馬達3的動力傳遞至膝關節(jié)。
[0013](三)有益效果
[0014]與現有技術相比較，本發(fā)明具備如下有益效果:
[0015](I)結構簡單，三個關節(jié)中的兩個由液壓馬達直接驅動，即實現了腿部的靈活運動；
[0016](2)轉動慣量小，三個液壓馬達集中在臀部周圍；
[0017](3)可利用液壓馬達上的編碼盤來測定關節(jié)角；
[0018](4)大腿和小腿上結構簡單，可減少零件數目，增加強度；
[0019](5)關節(jié)力矩不隨關節(jié)角的改變而改變，輸出力矩平穩(wěn)；
[0020](6)液壓馬達功率密度高；
[0021](7)關節(jié)轉角可以靈活設置。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明技術方案結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、內容、和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0024]為解決現有技術問題，本發(fā)明提供一種液壓馬達驅動的武裝機器人三自由度簡易小慣量仿生腿，如圖1所示，其特征在于，其包括:髖關節(jié)X向液壓馬達1、臀部2、膝關節(jié)液壓馬達3、髖關節(jié)Y向液壓馬達4、大腿5、小腿6、膝關節(jié)傳動桿7;
[0025]其中，臀部2與機器人機身組成的關節(jié)稱為髖關節(jié)X向，臀部2與大腿5組成的關節(jié)稱為髖關節(jié)Y向，大腿5與小腿6組成的關節(jié)稱為膝關節(jié)；
[0026]髖關節(jié)X向液壓馬達I通過聯軸器與臀部2連接，帶動整條腿進行髖關節(jié)X向的擺動；
[0027]所述髖關節(jié)Y向液壓馬達4固定于臀部2上，通過聯軸器與大腿5相連;所述膝關節(jié)液壓馬達3固定于臀部2上，通過膝關節(jié)傳動桿7與小腿6連接;其中，所述膝關節(jié)液壓馬達3與髖關節(jié)Y向液壓馬達4的輸出軸同軸線，其軸線且與髖關節(jié)X向液壓馬達I的輸出軸軸線垂直且相交；
[0028]大腿5與小腿6鉸接;膝關節(jié)傳動桿7與膝關節(jié)液壓馬達3進行偏心鉸接;膝關節(jié)傳動桿7與小腿6鉸接；
[0029]工作過程中，髖關節(jié)X向液壓馬達I的輸出軸與臀部2直接相連，帶動整條腿繞X軸旋轉;髖關節(jié)Y向液壓馬達4固定在臀部2上，輸出軸與大腿5直接相連，帶動大腿及小腿繞y軸旋轉，其轉軸與髖關節(jié)X向液壓馬達I的轉軸垂直且相交;膝關節(jié)液壓馬達3與髖關節(jié)Y向液壓馬達4同軸，固定在大腿5上，膝關節(jié)傳動桿7的上端固定在膝關節(jié)液壓馬達3轉子的一側，以大腿5為機架，同膝關節(jié)液壓馬達3和小腿5形成了四連桿機構，從而將膝關節(jié)液壓馬達3的動力傳遞至膝關節(jié)。
[0030]實施例1
[0031]本實施例中提供一種以液壓馬達為驅動器的三自由度簡易小慣量仿生腿，其特征在于:包括三個液壓馬達，仿生腿傳動機構，臀部，大腿和小腿，髖關節(jié)兩個方向的旋轉運動由兩個液壓馬達直接驅動，膝關節(jié)由第三個液壓馬達通過連桿驅動。
[0032]所述三個液壓馬達分別控制髖關節(jié)X向、髖關節(jié)Y向和膝關節(jié)，分別稱為髖關節(jié)X向液壓馬達、髖關節(jié)Y向液壓馬達和膝關節(jié)液壓馬達。
[0033]所述髖關節(jié)X向液壓馬達固定在機身上，連接臀部，當髖關節(jié)X向液壓馬達運動時帶動整條腿做X向轉動。
[0034]所述髖關節(jié)Y向液壓馬達固定在臀部，連接大腿，其轉軸與髖關節(jié)Y向液壓馬達垂直且相交當髖關節(jié)Y向液壓馬達運動時帶動大腿和小腿做Y向轉動。
[0035]所述膝關節(jié)液壓馬達固定在大腿靠臀部一側，與髖關節(jié)Y向液壓馬達同軸，通過連桿機構連接小腿，當膝關節(jié)液壓馬達運動時帶動小腿做Y向轉動。
[0036]所述三個液壓馬達可以進行聯動，使末端形成不同的軌跡。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種液壓馬達驅動的武裝機器人三自由度簡易小慣量仿生腿，其特征在于，其包括:髖關節(jié)X向液壓馬達(I)、臀部(2)、膝關節(jié)液壓馬達(3)、髖關節(jié)Y向液壓馬達(4)、大腿(5)、小腿(6)、膝關節(jié)傳動桿(7); 其中，臀部(2)與機器人機身組成的關節(jié)稱為髖關節(jié)X向，臀部(2)與大腿(5)組成的關節(jié)稱為髖關節(jié)Y向，大腿(5)與小腿(6)組成的關節(jié)稱為膝關節(jié)； 髖關節(jié)X向液壓馬達(I)通過聯軸器與臀部(2)連接，帶動整條腿進行髖關節(jié)X向的擺動； 所述髖關節(jié)Y向液壓馬達(4)固定于臀部(2)上，通過聯軸器與大腿(5)相連;所述膝關節(jié)液壓馬達(3)固定于臀部(2)上，通過膝關節(jié)傳動桿(7)與小腿(6)連接;其中，所述膝關節(jié)液壓馬達(3)與髖關節(jié)Y向液壓馬達(4)的輸出軸同軸線，其軸線且與髖關節(jié)X向液壓馬達(I)的輸出軸軸線垂直且相交； 大腿(5)與小腿(6)鉸接;膝關節(jié)傳動桿(7)與膝關節(jié)液壓馬達(3)進行偏心鉸接;膝關節(jié)傳動桿(7)與小腿(6)鉸接； 工作過程中，髖關節(jié)X向液壓馬達(I)的輸出軸與臀部(2)直接相連，帶動整條腿繞X軸旋轉;髖關節(jié)Y向液壓馬達(4)固定在臀部(2)上，輸出軸與大腿(5)直接相連，帶動大腿及小腿繞y軸旋轉，其轉軸與髖關節(jié)X向液壓馬達(I)的轉軸垂直且相交;膝關節(jié)液壓馬達(3)與髖關節(jié)Y向液壓馬達(4)同軸，固定在大腿(5)上，膝關節(jié)傳動桿(7)的上端固定在膝關節(jié)液壓馬達(3)轉子的一側，以大腿(5)為機架，同膝關節(jié)液壓馬達(3)和小腿(5)形成了四連桿機構，從而將膝關節(jié)液壓馬達(3)的動力傳遞至膝關節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于武裝機器人技術領域，具體涉及一種液壓馬達驅動的武裝機器人三自由度簡易小慣量仿生腿，其包括：髖關節(jié)X向液壓馬達、臀部、膝關節(jié)液壓馬達、髖關節(jié)Y向液壓馬達、大腿、小腿、膝關節(jié)傳動桿；本發(fā)明具備如下有益效果：結構簡單，三個關節(jié)中的兩個由液壓馬達直接驅動，即實現了腿部的靈活運動；轉動慣量小，三個液壓馬達集中在臀部周圍；可利用液壓馬達上的編碼盤來測定關節(jié)角；大腿和小腿上結構簡單，可減少零件數目，增加強度；關節(jié)力矩不隨關節(jié)角的改變而改變，輸出力矩平穩(wěn)；液壓馬達功率密度高；關節(jié)轉角可以靈活設置。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN105501324
【申請?zhí)枴緾N201510938077
【發(fā)明人】慕林棟, 蘇波, 江磊, 許威, 姚其昌, 蔣云峰, 黨睿娜, 田源木, 許 鵬, 楊天夫, 楊建雄
【申請人】中國北方車輛研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月15日