双足半被动对分上体行走机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种双足半被动对分上体行走机器人，包括髋部和两条腿部，髋部包括髋部支架和侧向摆动件，侧向摆动件旋转配合安装在髋部支架上，髋部支架上设有左右摆动驱动机构；两个侧向摆动件的下方分别设有旋转件，旋转件上设有第一转轴与对应的侧向摆动件旋转配合，且髋部支架与旋转件之间设有腿部张开驱动机构；腿部包括大腿、小腿和拟足板，旋转件上设有第二转轴，大腿的上端设有旋转配合套装在第二转轴上的大腿连接件，且旋转件上设有前后摆动驱动机构；小腿与大腿铰接连接，大腿和小腿之间设有膝关节驱动机构；拟足板通过踝关节转轴旋转配合安装在小腿的底部，且踝关节转轴与第二转轴平行，拟足板与髋部或腿部之间设有踝关节驱动机构。

【技术实现步骤摘要】
双足半被动对分上体行走机器人
本专利技术涉及一种行走器械，具体的为一种双足半被动对分上体行走机器人。
技术介绍
目前，世界上大多数机器人是通过实时驱动，以模仿人类行走形态，所以导致机器人行走动作缓慢，且能耗超出人的十倍。这严重制约了机器人的续航、作业、载荷能力。被动行走原理的提出为实现高效自然行走提供了一个可能的解决途径。被动动态行走是研究双足（两条腿）步行系统的一种方法，这个系统包括人类或其他双足动物，或你想制作或控制的双足步行机器人。被动动态行走是看待双足步行的一种方式。与其把它作为一个持续不断的努力保持平衡，不如把双足行走看做一个在足部接触变化的间歇干扰下的持续的被动跌倒，我们可以对它有一个更好的理解。然后可以将一串稳定持续的步子看做周期运动进行分析。被动行走原理的提出为实现高效自然行走提供了一个可能的解决途径，被动行走系统是仅依靠重力来被动地转动机器人各关节，有许多优秀的基于被动动力学的双足行走机器人被设计出来,包括荷兰Delft大学的机器人Leo；美国密歇根大学的机器人MABEL；英国斯特灵大学的机器人Runbot等。公开号为CN105730551A的中国专利申请公开了一种半被动双足对分上体行走装置，公开号为CN104512493A的中国专利申请公开了一种齿轮传动对分上体节能被动行走装置及其控制方法，虽然均采用了“对分上体”的行走结构，但是均是采用齿轮传动实现的，存在结构复杂的问题，且行走中的稳定性是需要克服的一大难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种双足半被动对分上体行走机器人，能够始终保持上体对分，以提高行走稳定性。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双足半被动对分上体行走机器人，包括髋部和两条腿部，所述髋部包括髋部支架和分别设置在所述髋部支架左右两端下方的侧向摆动件，所述侧向摆动件旋转配合安装在所述髋部支架上，且所述侧向摆动件的转动轴线与机器人的前后移动方向平行，所述髋部支架上设有用于分别驱动两个所述侧向摆动件绕其转动轴线以相反的旋向同步旋转摆动的左右摆动驱动机构；两个所述侧向摆动件的下方分别设有旋转件，所述旋转件上设有第一转轴与对应的所述侧向摆动件旋转配合，所述第一转轴与所述侧向摆动件的转动轴线垂直，且所述髋部支架与所述旋转件之间设有用于驱动所述旋转件绕所述第一转轴旋转进而驱动两条腿部以相反的旋向同步扭动的腿部张开驱动机构；所述腿部包括大腿、小腿和拟足板，所述旋转件上设有第二转轴，所述第二转轴分别与所述第一转轴和所述侧向摆动件的转动轴线垂直，所述大腿的上端设有旋转配合套装在所述第二转轴上的大腿连接件，且所述旋转件上设有用于驱动所述大腿绕所述第二转轴旋转的前后摆动驱动机构；所述小腿与所述大腿铰接连接，所述大腿和小腿之间设有用于驱动所述小腿相对于大腿做弯曲伸直运动的膝关节驱动机构；所述拟足板通过踝关节转轴旋转配合安装在所述小腿的底部，且所述踝关节转轴与所述第二转轴平行，所述拟足板与所述髋部或腿部之间设有用于驱动所述拟足板相对于所述小腿旋转的踝关节驱动机构。进一步，所述左右摆动驱动机构包括设置在所述侧向摆动件上的被动摆动拉索轮，所述被动摆动拉索轮的轴线与所述侧向摆动件的转动轴线共线，且所述髋部支架上设有摆动电机，所述摆动电机的输出轴上设有主动摆动拉索轮，所述主动摆动拉索轮与两个所述被动摆动拉索轮之间分别设有摆动拉索。进一步，所述腿部张开驱动机构包括设置在所述第一转轴上并与其同步转动的被动张开拉索轮，所述髋部支架上设有张开电机，所述张开电机的输出轴上设有主动张开拉索轮，所述主动张开拉索轮与所述被动张开拉索轮之间设有张开拉索。进一步，所述前后摆动驱动机构包括设置在所述大腿连接件上并与所述第二转轴同轴的被动行走拉索轮，所述被动行走拉索轮与所述大腿连接件同步转动，所述旋转件上设有行走电机，所述行走电机的输出轴上设有主动行走拉索轮，所述主动行走拉索轮与所述被动行走拉索轮之间设有行走拉索。进一步，所述膝关节驱动机构包括设置在所述第二转轴上并与同步转动的膝关节主动拉索轮，所述小腿的上端设有与所述大腿旋转配合的膝关节转轴，所述膝关节转轴与所述第二转轴平行，且所述膝关节转轴上设有与其同步转动的膝关节被动拉索轮，所述膝关节主动拉索轮与膝关节被动拉索轮之间设有膝关节拉索，所述髋部支架上设有与所述第二转轴传动连接的膝关节电机。进一步，所述踝关节驱动机构包括分别安装在所述拟足板前后两端的前脚掌和后脚掌，所述髋部支架上与所述拟足板一一对应设有踝关节电机，所述踝关节电机的输出轴上设有踝关节主动拉索轮，所述前脚掌和后脚掌上分别设有拉索孔，所述踝关节主动拉索轮与设置在对应的所述拟足板上的前脚掌和后脚掌之间设有踝关节拉索。进一步，所述踝关节转轴上套装设有与其同步转动的轴套，所述轴套的两端分别设有同轴的套杆，所述套杆与所述踝关节转轴垂直，所述套杆与所述拟足板之间分别设有脚支撑，且所述脚支撑旋转配合套装在所述套杆上，所述套杆上设有编码器。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的双足半被动对分上体行走机器人，通过设置左右摆动驱动机构，能够通过驱动侧向摆动件左右摆动，通过控制两个侧向摆动件以相反的旋向同步转动，进而可控制两条腿部分别朝相背摆动张开或相向摆动闭拢，即大腿张开闭拢运动时，机器人上体对分；通过设置腿部张开驱动机构，能够驱动腿部以相反的旋向绕第一转轴同步扭动，进而驱动两条腿部分别张开或闭合，并保持机器人上体对分；通过设置前后摆动驱动机构，能够分别驱动两条大腿向前或向后摆动，以实现前后行走的技术目的；通过设置膝关节驱动机构，能够驱动两条腿部的膝关节运动，进而分别驱动两条腿部的小腿相对对应的大腿做弯曲伸直运动，实现弯腿和抬腿的技术目的；通过设置踝关节驱动机构，能够分别调节拟足板与小腿之间的角度，以实现在不同倾斜角度的地表上行走。综上可知，本专利技术的双足半被动对分上体行走机器人在行走过程中能够始终保持上体对分，即能够确保行走过程中的稳定性，通过设置膝关节驱动机构和踝关节驱动机构保持行走过程中的灵活性，并采用多个电机分别驱动，结构更加简洁可靠，通过对各个电机的控制，可方便地实现行走的控制。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术双足半被动对分上体行走机器人实施例的结构示意图；图2为图1的左视图；图3为图1的俯视图；图4为图1的仰视图；图5为图1的后视图；图6为图1的轴测图；图7为图6的A详图。附图标记说明：1-髋部支架；2-侧向摆动件；3-被动摆动拉索轮；4-摆动电机；5-主动摆动拉索轮；6-旋转件；7-第一转轴；8-被动张开拉索轮；9-张开电机；10-主动张开拉索轮；11-大腿；12-小腿；13-拟足板；14-第二转轴；15-大腿连接件；16-被动行走拉索轮；17-行走电机；18-主动行走拉索轮；19-膝关节主动拉索轮；20-膝关节转轴；21-膝关节被动拉索轮；22-膝关节电机；23-踝关节转轴；24-前脚掌；25-后脚掌；26-踝关节电机；27-踝关节主动拉索轮；28-拉索孔；29-编码器；30-套杆；31-脚支撑。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双足半被动对分上体行走机器人，包括髋部和两条腿部，其特征在于：所述髋部包括髋部支架和分别设置在所述髋部支架左右两端下方的侧向摆动件，所述侧向摆动件旋转配合安装在所述髋部支架上，且所述侧向摆动件的转动轴线与机器人的前后移动方向平行，所述髋部支架上设有用于分别驱动两个所述侧向摆动件绕其转动轴线以相反的旋向同步旋转摆动的左右摆动驱动机构；两个所述侧向摆动件的下方分别设有旋转件，所述旋转件上设有第一转轴与对应的所述侧向摆动件旋转配合，所述第一转轴与所述侧向摆动件的转动轴线垂直，且所述髋部支架与所述旋转件之间设有用于驱动所述旋转件绕所述第一转轴旋转进而驱动两条腿部以相反的旋向同步扭动的腿部张开驱动机构；所述腿部包括大腿、小腿和拟足板，所述旋转件上设有第二转轴，所述第二转轴分别与所述第一转轴和所述侧向摆动件的转动轴线垂直，所述大腿的上端设有旋转配合套装在所述第二转轴上的大腿连接件，且所述旋转件上设有用于驱动所述大腿绕所述第二转轴旋转的前后摆动驱动机构；所述小腿与所述大腿铰接连接，所述大腿和小腿之间设有用于驱动所述小腿相对于大腿做弯曲伸直运动的膝关节驱动机构；所述拟足板通过踝关节转轴旋转配合安装在所述小腿的底部，且所述踝关节转轴与所述第二转轴平行，所述拟足板与所述髋部或腿部之间设有用于驱动所述拟足板相对于所述小腿旋转的踝关节驱动机构。...

【技术特征摘要】
1.一种双足半被动对分上体行走机器人，包括髋部和两条腿部，其特征在于：所述髋部包括髋部支架和分别设置在所述髋部支架左右两端下方的侧向摆动件，所述侧向摆动件旋转配合安装在所述髋部支架上，且所述侧向摆动件的转动轴线与机器人的前后移动方向平行，所述髋部支架上设有用于分别驱动两个所述侧向摆动件绕其转动轴线以相反的旋向同步旋转摆动的左右摆动驱动机构；两个所述侧向摆动件的下方分别设有旋转件，所述旋转件上设有第一转轴与对应的所述侧向摆动件旋转配合，所述第一转轴与所述侧向摆动件的转动轴线垂直，且所述髋部支架与所述旋转件之间设有用于驱动所述旋转件绕所述第一转轴旋转进而驱动两条腿部以相反的旋向同步扭动的腿部张开驱动机构；所述腿部包括大腿、小腿和拟足板，所述旋转件上设有第二转轴，所述第二转轴分别与所述第一转轴和所述侧向摆动件的转动轴线垂直，所述大腿的上端设有旋转配合套装在所述第二转轴上的大腿连接件，且所述旋转件上设有用于驱动所述大腿绕所述第二转轴旋转的前后摆动驱动机构；所述小腿与所述大腿铰接连接，所述大腿和小腿之间设有用于驱动所述小腿相对于大腿做弯曲伸直运动的膝关节驱动机构；所述拟足板通过踝关节转轴旋转配合安装在所述小腿的底部，且所述踝关节转轴与所述第二转轴平行，所述拟足板与所述髋部或腿部之间设有用于驱动所述拟足板相对于所述小腿旋转的踝关节驱动机构。2.根据权利要求1所述的双足半被动对分上体行走机器人，其特征在于：所述左右摆动驱动机构包括设置在所述侧向摆动件上的被动摆动拉索轮，所述被动摆动拉索轮的轴线与所述侧向摆动件的转动轴线共线，且所述髋部支架上设有摆动电机，所述摆动电机的输出轴上设有主动摆动拉索轮，所述主动摆动拉索轮与两个所述被动摆动拉索轮之间分别设有摆动拉索。3.根据权利要求1所述的双足半被动对分上体行走机器人，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱静波，
申请(专利权)人：深圳市行者机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44