仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于仿生機(jī)器技術(shù)領(lǐng)域,具體設(shè)及一種仿生機(jī)器鼠的模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在"A Rat-like Robot WR-5for Animal Behavior Research" -文中,作者提到了 一種仿生機(jī)器鼠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究。該仿生機(jī)器鼠的腰部機(jī)構(gòu)由直流電機(jī)、差動(dòng)齒輪 箱、電機(jī)架、連接板W及軸承、緊固螺釘?shù)冗B接件構(gòu)成;該腰部結(jié)構(gòu)由四個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),通 過齒輪副與差動(dòng)齒輪箱鏈接;每個(gè)差動(dòng)齒輪箱具有兩個(gè)方向的自由度,通過兩直流電機(jī)的 差動(dòng),實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度方向的運(yùn)動(dòng);差動(dòng)齒輪箱及電機(jī)通過電機(jī)架及連接板鏈接成為一體, 構(gòu)成仿生機(jī)器鼠的腰部結(jié)構(gòu)。
[0003] 該仿生機(jī)器鼠的腰部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,質(zhì)量沉重,難W實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器鼠輕量化、簡(jiǎn)單化的 要求;該腰部結(jié)構(gòu)整體呈方形結(jié)構(gòu),難W逼近真實(shí)老鼠的形態(tài);兩組差動(dòng)齒輪箱自由度重 疊,實(shí)際自由度僅有兩個(gè),電機(jī)利用率不高,造成電源浪費(fèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是:為了解決模擬仿生機(jī)器鼠腰部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量重、電機(jī)利用率低 的問題,提出一種新型的仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置; 陽0化]本發(fā)明的技術(shù)方案是:仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置,它包括:腰部動(dòng)平臺(tái)(1)、球 關(guān)節(jié)似、電機(jī)推桿(3)、直線電機(jī)(4)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)巧)、腰部靜平臺(tái)(6);
[0006] 所述的球關(guān)節(jié)(2)包括:支撐板(21)、螺釘(22)、球套(23)、螺釘(24)、潤(rùn)滑套 (25);所述腰部動(dòng)平臺(tái)(1)上開有螺紋孔,其通過螺釘(22)與支撐板(21)固定在一起,所 述支撐板(21)通過螺釘(24)與球套(23)固定在一起,所述支撐板(21)和球套(23)內(nèi)部 都開有半球形弧面,所述潤(rùn)滑套(25)與支撐板(21)和球套(23)內(nèi)部弧面配合,所述電機(jī) 推桿(3)前端的球面與潤(rùn)滑套(25)的球面配合;
[0007] 所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(5)包括:轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸(51)、軸承巧2)、軸承端蓋巧3)、螺釘 (54)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)、螺栓巧6);所述直線電機(jī)(4)與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸巧1)通過螺栓 連接,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸巧1)通過軸承巧2)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)上,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān) 節(jié)機(jī)架巧5)兩側(cè)有軸承端蓋巧3),所述軸承端蓋巧3)通過螺釘巧4)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架 巧5)上,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)通過螺栓連接固定在腰部靜平臺(tái)(6)上面;
[0008] 所述腰部靜平臺(tái)(6)與機(jī)器人本體通過螺栓連接,在直線電機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)下,電機(jī) 推桿(3)做直線運(yùn)動(dòng),使電機(jī)推桿(3)前端的球面在潤(rùn)滑套(25)內(nèi)部滑動(dòng),帶動(dòng)腰部動(dòng)平 臺(tái)(1)隨球關(guān)節(jié)(5)運(yùn)動(dòng),同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸巧1)通過兩個(gè)軸承巧2)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī) 架巧5)轉(zhuǎn)動(dòng),在=個(gè)直線電機(jī)(4)的并聯(lián)協(xié)同操作下,可實(shí)現(xiàn)腰部動(dòng)平臺(tái)(1)的=個(gè)自由 度運(yùn)動(dòng)。
[0009] 本發(fā)明機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式如下: 陽010] # =與々-備-1): +乏馬' =臟-自-1) +巧=3 i=:i
[0011] 其中:M為自由度數(shù),d為機(jī)構(gòu)的階數(shù),n為構(gòu)件數(shù)目,g為運(yùn)動(dòng)副數(shù)目,fi為單個(gè)運(yùn) 動(dòng)副的自由度數(shù)目。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是:
[0013] (1)本發(fā)明將原有的串聯(lián)的差動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)替換為并聯(lián)結(jié)構(gòu),所用電機(jī)由四個(gè)直流 電機(jī)減少為=個(gè)推桿電機(jī),帶來的實(shí)際自由度由兩個(gè)增加到=個(gè),增加了電機(jī)的利用效率, 簡(jiǎn)化了腰部結(jié)構(gòu),降低了腰部質(zhì)量;同時(shí),并聯(lián)的腰部結(jié)構(gòu)所的空間腔體結(jié)構(gòu)可為仿生機(jī)器 鼠電路部分提供空間,增加空間利用效率;
[0014] (2)本發(fā)明采用并聯(lián)腰部結(jié)構(gòu),腰部動(dòng)平臺(tái)(1)及腰部靜平臺(tái)(2)能在形體上很好 的模仿真實(shí)老鼠的腹部及髓關(guān)節(jié),有利于仿生機(jī)器鼠的形態(tài)仿真。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的仿生機(jī)器鼠腰部結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016] 圖2為本發(fā)明的球關(guān)節(jié)局部結(jié)構(gòu)示意圖;
[0017] 圖3為本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)局部結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018] 其中,1-腰部動(dòng)平臺(tái)、2-球關(guān)節(jié)、21-支撐板、22-螺釘、23-球套、24-螺釘、25-潤(rùn) 滑套、3-電機(jī)推桿、4-直線電機(jī)、5-轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、51-轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸、52-軸承、53-軸承端 蓋、54-螺釘、55-轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架、56-螺栓、6-腰部靜平臺(tái)
【具體實(shí)施方式】
[0019] 參見附圖1,仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置,它包括:腰部動(dòng)平臺(tái)(1)、球關(guān)節(jié)(2)、電 機(jī)推桿(3)、直線電機(jī)(4)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)巧)、腰部靜平臺(tái)化);
[0020] 參見附圖2,所述的球關(guān)節(jié)(2)包括:支撐板(21)、螺釘(22)、球套(23)、螺釘 (24)、潤(rùn)滑套(25);所述腰部動(dòng)平臺(tái)(1)上開有螺紋孔,其通過螺釘(22)與支撐板(21)固 定在一起,所述支撐板(21)通過螺釘(24)與球套(23)固定在一起,所述支撐板(21)和球 套(23)內(nèi)部都開有半球形弧面,所述潤(rùn)滑套(25)與支撐板(21)和球套(23)內(nèi)部弧面配 合,所述電機(jī)推桿(3)前端的球面與潤(rùn)滑套(25)的球面配合;
[0021] 參見附圖3,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(5)包括:轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸巧1)、軸承巧2)、軸承端蓋 (53)、螺釘巧4)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)、螺栓巧6);所述直線電機(jī)(4)與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸巧1) 通過螺栓連接,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸巧1)通過軸承巧2)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)上,所 述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)兩側(cè)有軸承端蓋巧3),所述軸承端蓋巧3)通過螺釘巧4)固定在轉(zhuǎn)動(dòng) 關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)上,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架巧5)通過螺栓連接固定在腰部靜平臺(tái)(6)上面;
[0022] 所述腰部靜平臺(tái)(6)與機(jī)器人本體通過螺栓連接,在直線電機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)下,電機(jī) 推桿(3)做直線運(yùn)動(dòng),使電機(jī)推桿(3)前端的球面在潤(rùn)滑套(25)內(nèi)部滑動(dòng),帶動(dòng)腰部動(dòng)平 臺(tái)(1)隨球關(guān)節(jié)(5)運(yùn)動(dòng),同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸巧1)通過兩個(gè)軸承巧2)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī) 架巧5)轉(zhuǎn)動(dòng),在=個(gè)直線電機(jī)(4)的并聯(lián)協(xié)同操作下,可實(shí)現(xiàn)腰部動(dòng)平臺(tái)(1)的=個(gè)自由 度運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置,包括:腰部動(dòng)平臺(tái)(I)、球關(guān)節(jié)(2)、電機(jī)推桿(3)、 直線電機(jī)(4)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(5)、腰部靜平臺(tái)(6);其特征在于,所述腰部靜平臺(tái)(6)與仿生機(jī) 器鼠本體通過螺栓連接,其上開有螺紋孔,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(5)通過螺栓連接與所述腰部靜 平臺(tái)(6)固定在一起,所述直線電機(jī)(4)與所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(5)通過螺栓連接固定,直線電機(jī) (4) 上帶有電機(jī)推桿(3),所述電機(jī)推桿(3)前端球形面與所述球關(guān)節(jié)⑵配合,所述腰部 動(dòng)平臺(tái)(1)上開有螺紋孔,其與所述球關(guān)節(jié)(2)通過螺栓連接配合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置,其特征在于,所述的腰部模擬 裝置包含三個(gè)球關(guān)節(jié)(2)、三個(gè)電機(jī)推桿(3)、三個(gè)直線電機(jī)(4)、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(5)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置,其特征在于,所述的球關(guān)節(jié)(2) 包括:支撐板(21)、第一螺釘(22)、球套(23)、第二螺釘(24)、潤(rùn)滑套(25);所述腰部動(dòng)平 臺(tái)(1)上開有螺紋孔,其通過所述第一螺釘(22)與所述支撐板(21)固定在一起,所述支撐 板(21)通過所述第二螺釘(24)與所述球套(23)固定在一起,所述支撐板(21)和所述球 套(23)內(nèi)部都開有半球形弧面,所述潤(rùn)滑套(25)與所述支撐板(21)和所述球套(23)內(nèi) 部弧面配合,所述電機(jī)推桿(3)前端的球面與潤(rùn)滑套(25)的球面配合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置,其特征在于,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié) (5) 包括:轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸(51)、軸承(52)、軸承端蓋(53)、第三螺釘(54)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架 (55)、螺栓(56);所述直線電機(jī)(4)通過螺栓連接與轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸(51)固定在一起;所 述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸(51)通過所述軸承(52)固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架(55)上,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān) 節(jié)機(jī)架(55)兩側(cè)設(shè)置有所述軸承端蓋(53),所述軸承端蓋(53)通過所述第三螺釘(54)固 定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架(55)上,所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)架(55)通過所述螺栓(56)連接固定在腰 部靜平臺(tái)(6)上面。5. -種仿生機(jī)器鼠,包括仿生機(jī)器鼠本體,其特征在于,還包含權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所 述的腰部模擬裝置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿生機(jī)器鼠的腰部模擬裝置,其屬于仿生機(jī)器技術(shù)領(lǐng)域,其包括:腰部動(dòng)平臺(tái)(1)、球關(guān)節(jié)(2)、電機(jī)推桿(3)、直線電機(jī)(4)、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(5)、腰部靜平臺(tái)(6);腰部靜平臺(tái)(6)與仿生機(jī)器鼠本體通過螺栓連接,在所述直線電機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)下,所述電機(jī)推桿(3)帶動(dòng)所述腰部動(dòng)平臺(tái)(1)隨所述球關(guān)節(jié)(5)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),在三個(gè)直線電機(jī)(4)的并聯(lián)協(xié)同操作下,可實(shí)現(xiàn)所述腰部動(dòng)平臺(tái)(1)的三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明旨在解決模擬仿生機(jī)器鼠腰部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、質(zhì)量重的問題。
【IPC分類】B25J9/10, B25J17/00
【公開號(hào)】CN105171736
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】石青, 李昌, 郭亞娜, 黃強(qiáng), 福田敏男
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月9日