一種可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及足式機(jī)器人技術(shù)，具體為一種可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]足式機(jī)器人是一種具有冗余驅(qū)動(dòng)、多支鏈、時(shí)變拓?fù)溥\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的智能型機(jī)器人，涉及到生物科學(xué)、仿生學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、傳感技術(shù)及信息處理技術(shù)等的一門綜合性高技術(shù)產(chǎn)品。足式機(jī)器人憑借其在行走過(guò)程中與地面的非連續(xù)接觸特性表現(xiàn)出了很強(qiáng)的適應(yīng)性，尤其在有障礙物的通道上或很難接近的工作場(chǎng)地上具有更廣闊的發(fā)展前景，因此被廣泛應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、排雷排爆、地址勘探、娛樂(lè)及民用等領(lǐng)域。
[0003]機(jī)器人的腿(或機(jī)械腿)是機(jī)器人的重要組成部分，對(duì)足式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)起著非常重要的作用。但目前常見(jiàn)的足式機(jī)器人的每條腿有3個(gè)主動(dòng)自由度，每條腿需要3個(gè)主動(dòng)件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難，成本高、質(zhì)量大，導(dǎo)致機(jī)器人的負(fù)載能力差，運(yùn)動(dòng)速度低，靈活性不足；另一方面，足式機(jī)器人的足端軌跡不封閉，容易造成足端與地面產(chǎn)生摩擦力，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致足端卡死，機(jī)器人無(wú)法正常運(yùn)作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)。該腿部結(jié)構(gòu)采用桿機(jī)構(gòu)，具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，能夠減輕腿部的質(zhì)量，降低能耗，同時(shí)能夠較大幅度的增大負(fù)載能力，為解決現(xiàn)有足式機(jī)器人高能耗及環(huán)境適應(yīng)性差的問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)，具有很好的應(yīng)用前景。
[0005]本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)基于桿機(jī)構(gòu)，包括提升系統(tǒng)、推動(dòng)系統(tǒng)、輔助支撐系統(tǒng)、共同作用系統(tǒng)和機(jī)架；
[0006]所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)和提升桿，提升電機(jī)通過(guò)螺釘與機(jī)架固定連接；提升桿通過(guò)減速器、法蘭和提升電機(jī)固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0007]所述推動(dòng)系統(tǒng)主要包括推動(dòng)電機(jī)、I號(hào)推動(dòng)桿和2號(hào)推動(dòng)桿，推動(dòng)電機(jī)通過(guò)螺釘和機(jī)架固定連接；1號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)減速器、法蘭和推動(dòng)電機(jī)固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)推動(dòng)桿非固定連接，兩者可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0008]所述輔助支撐系統(tǒng)主要包括I號(hào)支撐桿、2號(hào)支撐桿、3號(hào)支撐桿、I號(hào)長(zhǎng)軸、4號(hào)短軸和5號(hào)短軸，5號(hào)短軸與機(jī)架焊接在一起，固定連接；1號(hào)支撐桿通過(guò)軸承、軸承端蓋和5號(hào)短軸非固定連接，兩者可相對(duì)旋轉(zhuǎn)；所說(shuō)4號(hào)短軸通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)支撐桿非固定連接，兩者可相對(duì)旋轉(zhuǎn)；2號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)螺釘和4號(hào)短軸固定連接；1號(hào)長(zhǎng)軸通過(guò)螺釘和2號(hào)推動(dòng)桿固定連接；2號(hào)長(zhǎng)軸和螺釘和推動(dòng)桿固定連接；3號(hào)支撐桿通過(guò)螺釘和I號(hào)長(zhǎng)軸、2號(hào)長(zhǎng)軸固定連接；
[0009]所述共同作用系統(tǒng)主要包括I號(hào)連接桿、2號(hào)連接桿、腳板、I號(hào)短軸、2號(hào)短軸和3號(hào)短軸；1號(hào)連接桿通過(guò)軸承、軸承端蓋與2號(hào)長(zhǎng)軸非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；1號(hào)短軸和I號(hào)連接桿焊接在一起，固定連接，同時(shí)I號(hào)短軸通過(guò)軸承、軸承端蓋和2號(hào)推動(dòng)桿非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)軸承、軸承端蓋與I號(hào)長(zhǎng)軸非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)短軸、3號(hào)短軸分別通過(guò)螺釘和腳板固定連接，同時(shí)2號(hào)短軸、3號(hào)短軸分別通過(guò)軸承、軸承端蓋與I號(hào)連接桿、2號(hào)連接桿非固定連接，兩者之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0011]1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，既能夠減輕腿部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，降低能耗，同時(shí)又能夠較大幅度的增大機(jī)器人的負(fù)載能力；
[0012]2、本實(shí)用新型采用兩個(gè)伺服電機(jī)，通過(guò)兩個(gè)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，使腿末端的運(yùn)動(dòng)軌跡更加穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確；
[0013]3、所設(shè)計(jì)的仿生腿結(jié)構(gòu)涉及仿生學(xué)領(lǐng)域，腿部運(yùn)動(dòng)分為提升和推進(jìn)兩個(gè)階段，同時(shí)在腿的末端加入了腳板，增大了腿和地面的接觸面積，使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定、規(guī)律、便于控制；
[0014]4、所設(shè)計(jì)的桿機(jī)構(gòu)中，增加了一組輔助支撐桿系統(tǒng)，可以使機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)更加穩(wěn)定，并且$父大幅度的提尚了其負(fù)載能力；
[0015]5、本實(shí)用新型的腿部結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用性，可用于二足、四足、六足和八足等足式機(jī)器人領(lǐng)域，具有很好的前景。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)一種角度示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)另一種角度示意圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的局部(圖2中的虛線部分)剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的去除軸承端蓋的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本實(shí)用新型可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的焊接件11的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的焊接件8的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本實(shí)用新型。但本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于所述實(shí)施例的描述范圍。
[0023]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱腿部結(jié)構(gòu)或仿生腿，參見(jiàn)圖1-6)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)包括提升系統(tǒng)、推動(dòng)系統(tǒng)、輔助支撐系統(tǒng)、共同作用系統(tǒng)和機(jī)架2。
[0024]所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)I和提升桿3。所述提升電機(jī)I通過(guò)螺釘與機(jī)架2固定連接；所述提升桿3通過(guò)減速器、法蘭和提升電機(jī)I固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)(參見(jiàn)圖 1、2)ο
[0025]所述推動(dòng)系統(tǒng)主要包括推動(dòng)電機(jī)12、I號(hào)推動(dòng)桿11、2號(hào)推動(dòng)桿10。所述推動(dòng)電機(jī)12通過(guò)螺釘和和機(jī)架2固定連接；所述I號(hào)推動(dòng)桿11通過(guò)減速器、法蘭和推動(dòng)電機(jī)12固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述2號(hào)推動(dòng)桿10通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)推動(dòng)桿11非固定連接，兩者可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(參見(jiàn)圖1、5)。
[0026]所述輔助支撐系統(tǒng)主要包括I號(hào)支撐桿9、2號(hào)支撐桿4、3號(hào)支撐桿5、I號(hào)長(zhǎng)軸18、4號(hào)短軸19、5號(hào)短軸20。所述5號(hào)短軸20與機(jī)架2焊接在一起，固定連接；所述I號(hào)支撐桿9通過(guò)軸承、軸承端蓋和5號(hào)短軸20非固定連接，兩者可相對(duì)旋轉(zhuǎn)；所說(shuō)4號(hào)短軸19通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)支撐桿9非固定連接，兩者可相對(duì)旋轉(zhuǎn)；所述I號(hào)長(zhǎng)軸18通過(guò)螺釘和2號(hào)支撐桿4固定連接；所述2號(hào)長(zhǎng)軸21和螺釘和2號(hào)支撐桿4固定連接；所述3號(hào)支撐桿5通過(guò)螺釘和I號(hào)長(zhǎng)軸18、2號(hào)長(zhǎng)軸21固定連接(參見(jiàn)圖1-3)。
[0027]所述共同作用系統(tǒng)主要包括I號(hào)連接桿6、2號(hào)連接桿7、腳板8、I號(hào)短軸13、2號(hào)短軸14、3號(hào)短軸15。所述I號(hào)連接桿6通過(guò)軸承、軸承端蓋和2號(hào)長(zhǎng)軸21非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述I號(hào)短軸13和I號(hào)連接桿6焊接在一起，固定連接，同時(shí)I號(hào)短軸13通過(guò)軸承、軸承端蓋和2號(hào)推動(dòng)桿10非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述2號(hào)連接桿7通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)長(zhǎng)軸18非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述2號(hào)短軸14、3號(hào)短軸15分別通過(guò)螺釘和腳板8固定連接，同時(shí)2號(hào)短軸14、3號(hào)短軸15分別通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)連接桿6、2號(hào)連接桿7非固定連接，兩者之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(參見(jiàn)圖1、4、6)。
[0028]本實(shí)用新型腿部結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用性，可用于做二足、四足、六足或八足等足式機(jī)器人的機(jī)械腿，具有很好的應(yīng)用前景。
[0029]本實(shí)用新型仿生腿腿部結(jié)構(gòu)的工作原理和過(guò)程為:當(dāng)腿部結(jié)構(gòu)工作時(shí)，兩個(gè)電機(jī)同時(shí)工作:提升電機(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)提升桿3轉(zhuǎn)動(dòng)，提升桿3帶動(dòng)I號(hào)連接桿6，并通過(guò)3號(hào)支撐桿5帶動(dòng)2號(hào)連接桿7 ;同時(shí)推動(dòng)電機(jī)12轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)I號(hào)推動(dòng)桿11，I號(hào)推動(dòng)桿11帶動(dòng)2號(hào)推動(dòng)桿10，2號(hào)推動(dòng)桿10帶動(dòng)I號(hào)連接桿6。在這個(gè)過(guò)程中，兩個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)工作，共同作用，從而完成腿部結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。同時(shí)，為了提高運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，提高腿部強(qiáng)度，通過(guò)I號(hào)支撐桿9、2號(hào)支撐桿4、3號(hào)支撐桿5將I號(hào)連接桿6、2號(hào)連接桿7和機(jī)架2相連。
[0030]本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)基于桿機(jī)構(gòu)，包括提升系統(tǒng)、推動(dòng)系統(tǒng)、輔助支撐系統(tǒng)、共同作用系統(tǒng)和機(jī)架； 所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)和提升桿，提升電機(jī)通過(guò)螺釘與機(jī)架固定連接；提升桿通過(guò)減速器、法蘭和提升電機(jī)固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述推動(dòng)系統(tǒng)主要包括推動(dòng)電機(jī)、I號(hào)推動(dòng)桿和2號(hào)推動(dòng)桿，推動(dòng)電機(jī)通過(guò)螺釘和機(jī)架固定連接；1號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)減速器、法蘭和推動(dòng)電機(jī)固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)推動(dòng)桿非固定連接，兩者可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述輔助支撐系統(tǒng)主要包括I號(hào)支撐桿、2號(hào)支撐桿、3號(hào)支撐桿、I號(hào)長(zhǎng)軸、4號(hào)短軸和5號(hào)短軸，5號(hào)短軸與機(jī)架焊接在一起，固定連接；1號(hào)支撐桿通過(guò)軸承、軸承端蓋和5號(hào)短軸非固定連接，兩者可相對(duì)旋轉(zhuǎn)；所說(shuō)4號(hào)短軸通過(guò)軸承、軸承端蓋和I號(hào)支撐桿非固定連接，兩者可相對(duì)旋轉(zhuǎn)；2號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)螺釘和4號(hào)短軸固定連接；1號(hào)長(zhǎng)軸通過(guò)螺釘和2號(hào)推動(dòng)桿固定連接；2號(hào)長(zhǎng)軸和螺釘和推動(dòng)桿固定連接；3號(hào)支撐桿通過(guò)螺釘和I號(hào)長(zhǎng)軸、2號(hào)長(zhǎng)軸固定連接； 所述共同作用系統(tǒng)主要包括I號(hào)連接桿、2號(hào)連接桿、腳板、I號(hào)短軸、2號(hào)短軸和3號(hào)短軸；1號(hào)連接桿通過(guò)軸承、軸承端蓋與2號(hào)長(zhǎng)軸非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；1號(hào)短軸和I號(hào)連接桿焊接在一起，固定連接，同時(shí)I號(hào)短軸通過(guò)軸承、軸承端蓋和2號(hào)推動(dòng)桿非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)推動(dòng)桿通過(guò)軸承、軸承端蓋與I號(hào)長(zhǎng)軸非固定連接，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)短軸、3號(hào)短軸分別通過(guò)螺釘和腳板固定連接，同時(shí)2號(hào)短軸、3號(hào)短軸分別通過(guò)軸承、軸承端蓋與I號(hào)連接桿、2號(hào)連接桿非固定連接，兩者之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于該仿生腿部結(jié)構(gòu)用于做二足、四足、六足或八足的足式機(jī)器人機(jī)械腿。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種可用于足式機(jī)器人的仿生腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)基于桿機(jī)構(gòu)，包括提升系統(tǒng)、推動(dòng)系統(tǒng)、輔助支撐系統(tǒng)、共同作用系統(tǒng)和機(jī)架；所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)和提升桿，提升電機(jī)與機(jī)架固定連接；提升桿和提升電機(jī)固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述推動(dòng)系統(tǒng)主要包括推動(dòng)電機(jī)、1號(hào)推動(dòng)桿和2號(hào)推動(dòng)桿，推動(dòng)電機(jī)通和機(jī)架固定連接；1號(hào)推動(dòng)桿和推動(dòng)電機(jī)固定連接，兩者同步轉(zhuǎn)動(dòng)；2號(hào)推動(dòng)桿和1號(hào)推動(dòng)桿非固定連接，兩者可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述輔助支撐系統(tǒng)主要包括1號(hào)支撐桿、2號(hào)支撐桿、3號(hào)支撐桿、1號(hào)長(zhǎng)軸、4號(hào)短軸和5號(hào)短軸；所述共同作用系統(tǒng)主要包括1號(hào)連接桿、2號(hào)連接桿、腳板、1號(hào)短軸、2號(hào)短軸和3號(hào)短軸。
【IPC分類】B62D57/032
【公開(kāi)號(hào)】CN204871276
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520498493
【發(fā)明人】劉翔宇
【申請(qǐng)人】陜西九立機(jī)器人制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月10日