一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，包括躯干和四个下肢，四个下肢均匀对称地分布在躯干下方的四角，且四个下肢的结构完全相同；躯干包括六自由度并联机构和四个驱动单元；六自由度并联机构两端各设两个驱动单元；六自由度并联机构包括相互平行设置的动平台和静平台，在动平台上固定有六个杆件电机，在杆件电机和静平台之间连接有六根杆件；下肢包括大腿、小腿和足部；大腿的上端固定连接驱动单元，大腿下端与小腿上端可转动连接，小腿下端连接足部。本发明专利技术的躯干扩大了机器人的运动空间，降低了机器人腰部机构的复杂度，提高了四足机器人腰部的运动精度，提高了足式机器人稳定性和运动性能，扩大了足式机器人的应用领域。

A quadruped bionic robot based on six degree of freedom parallel mechanism

The invention discloses a quadruped bionic robot based on a six-degree-of-freedom parallel mechanism, which comprises a trunk and four lower limbs, four lower limbs evenly and symmetrically distributed in the four corners below the trunk, and the structure of four lower limbs is identical; the trunk comprises a six-degree-of-freedom parallel mechanism and four driving units; and a six-degree-of-freedom parallel mechanism with two legs. There are two driving units at each end; the six-degree-of-freedom parallel mechanism consists of a moving platform and a static platform parallel to each other, and six bar motors are fixed on the moving platform, and six bar motors are connected between the bar motor and the static platform; the lower limbs include the thighs, calves and feet; the upper end of the thigh is fixed to connect the driving unit, and the lower thighs are connected with the lower thighs. The end can be rotationally connected with the upper end of the lower leg, and the lower end of the lower leg connects to the foot. The trunk of the invention enlarges the motion space of the robot, reduces the complexity of the waist mechanism of the robot, improves the motion precision of the waist of the quadruped robot, improves the stability and motion performance of the footed robot, and enlarges the application field of the footed robot.

【技术实现步骤摘要】
一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人
本专利技术属于机器人领域，具体涉及一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人。
技术介绍
目前，机器人依据移动方式分为仿生型腿足式机器人、轮式机器人、履带式机器人，其研究的主要目的是增强机器人移动系统的运动性能和机器人平台的搭载能力。传统的足式机器人腰部主要采用串联机构方式设计，其机械复杂度高，运动灵活性和精度低，机器人平台搭载能力弱，机器人整体的重量和体积过大，难以满足工程实际需要。因此，开发出基于并联机构的腰部(躯干)的机器人对提升机器人整体的运动性能、搭载能力和控制精度至关重要。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，克服现有机器人机械复杂度高、运动灵活性和精度低的缺陷。为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种多自由度四足仿生机器人，包括躯干和四个下肢，四个下肢均匀对称地分布在躯干下方的四角，且四个下肢的结构完全相同；所述躯干包括六自由度并联机构和用于分别驱动每个下肢运动的四个驱动单元；所述六自由度并联机构的一端固定两个所述驱动单元，另一端固定另两个驱动单元；所述六自由度并联机构包括相互平行设置的动平台和静平台，在动平台上固定有六个杆件电机，在杆件电机和静平台之间连接有六根杆件用于将动平台和静平台连接起来；六根杆件能独立伸缩且能绕连接点自由摆动用以同时协调动作以实现在三维空间内的相应动作，提高机器人的运动性能和灵活性；所述下肢上端固定连接所述驱动单元。本专利技术还具有如下技术特征：可选地，所述六个杆件电机两个为一组按圆周均匀分布在动平台上，在静平台上按圆周均匀分布有三组杆件铰接件，每组杆件铰接件有两个；每组杆件电机与杆件铰接件错位设置，在杆件电机与距离最近的杆件铰接件之间铰接有所述杆件，从而通过动平台和静平台之间的六个可活动的杆件实现六自由度并联机构的多自由度运动。可选地，所述杆件与杆件铰接件铰接；所述杆件与杆件电机之间设有连杆，连杆一端与杆件电机可转动连接，连杆的另一端与杆件通过鱼眼球铰连接；杆件在鱼眼球铰配合下，可以做空间运动，连杆可绕杆件电机做圆周旋转，在连杆和鱼眼球铰的作用下，杆件的空间运动增大；其中鱼眼球铰使六自由度平台的空间大大增大，提高了整机的运动性能和灵活性。可选地，所述驱动单元包括驱动电机，驱动电机下端固定连接所述腿部的上端；驱动电机的一端固定在动平台或静平台外侧，驱动电机的另一端固定有竖向的驱动电机固定板，在驱动电机固定板下端连接有横向的驱动电机支撑板，驱动电机支撑板位于驱动电机下方，且驱动电机支撑板的端部垂直连接静平台或动平台的外侧；所述驱动电机固定板和驱动电机支撑板均为T字形结构。可选地，所述下肢包括大腿、小腿和足部；大腿的上端固定连接所述驱动单元，大腿下端与小腿上端可转动连接，小腿下端连接足部；所述大腿与小腿之间采用轴连接；所述足部的底部为球形结构。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：本专利技术提供的一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，与普通机器人相比，并联机构可以有助于姿态的调整，对于外部的干扰，可以起到缓冲作用，提高机器人的稳定性；设计的六自由度并联机构的躯干扩大了机器人的运动空间，降低了机器人腰部机构的机械复杂度，提高了四足机器人腰部的运动精度，提高了足式机器人稳定性和运动性能，扩大了足式机器人的应用领域。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术的躯干结构示意图。图3为本专利技术的六自由度并联机构的整体结构示意图。图4为本专利技术的驱动电机结构示意图。图5为本专利技术的驱动电机结构示意图。图6为本专利技术的驱动电机固定板结构示意图。图7为本专利技术的驱动电机支撑板结构示意图。图8为本专利技术的下肢结构示意图。图9为本专利技术的踝关节和脚掌的整体结构示意图。图10为本专利技术的踝关节和脚掌的整体结构的侧视图。图11为本专利技术的踝关节的整体结构示意图。图12为本专利技术的支撑板的结构示意图。图13为本专利技术的支撑架的结构示意图。图14为本专利技术的第一连杆的结构示意图。图15为本专利技术的第二连杆的结构示意图。图中各标号表示为：1-下肢，2-躯干；10-踝关节，20-脚掌，40-六自由度并联机构，50-驱动单元，60-大腿，70-小腿，80-足部；11-支撑板，12-支撑框，13-支撑架，14-丝杆传动单元，15-踝关节控制单元，16-第一连杆，17-第二连杆；111-第一支撑轴，112-第二支撑轴，113-限位孔，114-脚掌连接件；131-腿部连接环，132-第二连杆铰接件，133-支架连接件；141-连接端，142-丝杆，143-自锁主轴螺母机构，144-电机，145-丝杆运动导轨，146-连接支座，147-配重减振棒；151-控制盒；161-安装孔；21-脚跟，22-足弓，23-脚掌控制单元，24-脚趾，25-弹性缆绳；211-踝关节连接件；41-动平台，42-静平台，43-杆件，44-连杆，45-鱼眼球铰；411-杆件电机，421-杆件铰接件；51-驱动电机，52-驱动电机固定板，53-驱动电机支撑板。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。实施例1：本实施例提供一种多自由度四足仿生机器人，如图1至图8所示，包括躯干2和四个下肢1，四个下肢1均匀对称地分布在躯干2下方的四角，且四个下肢1的结构完全相同；所述躯干2包括六自由度并联机构40和用于分别驱动每个下肢1运动的四个驱动单元50；所述六自由度并联机构40的一端固定两个所述驱动单元50，另一端固定另两个驱动单元50；所述下肢1包括大腿60、小腿70和足部80；大腿60的上端固定连接所述驱动单元50，大腿60下端与小腿70上端可转动连接，小腿70下端连接足部80。所述六自由度并联机构40包括相互平行设置的动平台41和静平台42，在动平台41上固定有六个杆件电机411，在杆件电机411和静平台42之间连接有六根杆件43用于将动平台和静平台连接起来；六根杆件43能独立伸缩且能绕连接点自由摆动用以同时协调动作以实现在三维空间内的相应动作，提高机器人的运动性能和灵活性；通过上述技术方案，本专利技术提供的一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，与普通机器人相比，并联机构可以有助于姿态的调整，对于外部的干扰，可以起到缓冲作用，提高机器人的稳定性；设计的六自由度并联机构的躯干扩大了机器人的运动空间，降低了机器人腰部机构的机械复杂度，提高了四足机器人腰部的运动精度，提高了足式机器人稳定性和运动性能，扩大了足式机器人的应用领域。在本实施方式中，六个杆件电机411两个为一组按圆周均匀分布在动平台41上，在静平台42上按圆周均匀分布有三组杆件铰接件421，每组杆件铰接件421有两个；每组杆件电机411与杆件铰接件421错位设置，在杆件电机411与距离最近的杆件铰接件421之间铰接有所述杆件43，从而通过动平台41和静平台42之间的六个可活动的杆件43实现六自由度并联机构40的多自由度运动。具体的，杆件43与杆件铰接件421铰接；所述杆件43与杆件电机411之间设有连杆44，连杆44一端与杆件电机411可转动连接，连杆44的另一端与杆件43通过鱼眼球铰45本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，包括躯干(2)和四个下肢(1)，四个下肢(1)均匀对称地分布在躯干(2)下方的四角，且四个下肢(1)的结构完全相同；其特征在于，所述躯干(2)包括六自由度并联机构(40)和用于分别驱动每个下肢(1)运动的四个驱动单元(50)；所述六自由度并联机构(40)的一端固定两个所述驱动单元(50)，另一端固定另两个驱动单元(50)；所述六自由度并联机构(40)包括相互平行设置的动平台(41)和静平台(42)，在动平台(41)上固定有六个杆件电机(411)，在杆件电机(411)和静平台(42)之间连接有六根杆件(43)用于将动平台和静平台连接起来；六根杆件(43)能独立伸缩且能绕连接点自由摆动用以同时协调动作以实现在三维空间内的相应动作，提高机器人的运动性能和灵活性；所述下肢(1)的上端固定连接所述驱动单元(50)。

【技术特征摘要】
1.一种基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，包括躯干(2)和四个下肢(1)，四个下肢(1)均匀对称地分布在躯干(2)下方的四角，且四个下肢(1)的结构完全相同；其特征在于，所述躯干(2)包括六自由度并联机构(40)和用于分别驱动每个下肢(1)运动的四个驱动单元(50)；所述六自由度并联机构(40)的一端固定两个所述驱动单元(50)，另一端固定另两个驱动单元(50)；所述六自由度并联机构(40)包括相互平行设置的动平台(41)和静平台(42)，在动平台(41)上固定有六个杆件电机(411)，在杆件电机(411)和静平台(42)之间连接有六根杆件(43)用于将动平台和静平台连接起来；六根杆件(43)能独立伸缩且能绕连接点自由摆动用以同时协调动作以实现在三维空间内的相应动作，提高机器人的运动性能和灵活性；所述下肢(1)的上端固定连接所述驱动单元(50)。2.如权利要求1所述的基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，其特征在于，所述六个杆件电机(411)两个为一组按圆周均匀分布在动平台(41)上，在静平台(42)上按圆周均匀分布有三组杆件铰接件(421)，每组杆件铰接件(421)有两个；每组杆件电机(411)与杆件铰接件(421)错位设置，在杆件电机(411)与距离最近的杆件铰接件(421)之间铰接有所述杆件(43)，从而通过动平台(41)和静平台(42)之间的六个可活动的杆件(43)实现六自由度并联机构(40)的多自由度运动。3.如权利要求2所述的基于六自由度并联机构的四足仿生机器人，其特征在于，所述杆件(43)...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雅光，刘琼，王超，宋运动，秦瑞，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61