一种机器人关节直线驱动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人关节直线驱动系统，属于机器人技术领域，包括液压杆、四连杆机构、第一液压缸伺服单元和第二液压缸伺服单元，四连杆机构包括两第一小臂、两第二小臂、第一轴、第二轴、第三轴和铰接轴，当第一液压缸伺服单元在外界油泵的推动下开始运转时，液压杆发生伸长或收缩，液压杆带动第一小臂和第二小臂平动及转动，同时对第一轴和第二轴产生拉力，带动大腿外壳和小腿外壳沿着第三轴发生相对转动，将液压杆的直线驱动转化成相对转动。本发明专利技术利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩放大为大角度的关节转动，对于扩大机器人关节转动范围、提高机器人的仿生水准具有重大意义。

A robot joint linear drive system

The invention discloses a robot joint linear driving system, which belongs to the technical field of robot, including hydraulic rod, four connecting rod mechanism, the first unit and the second hydraulic cylinder servo hydraulic cylinder servo unit, four linkage mechanism includes two first and two second arm arm, the first axis, second axis, third axis and the hinge axis, when the first hydraulic cylinder servo unit began operation in promoting external pump when the hydraulic rod elongation or contraction, the hydraulic rod drives the first arm and the second arm translational and rotational, while the first and second shaft pulling force drives the thigh and calf, the shell shell along the third axis of rotation, the linear hydraulic rod drive into the relative rotation. The invention uses the four bar linkage connected with the hydraulic rod to enlarge the short distance linear expansion of the hydraulic rod to the large angle joint rotation, which is of great significance for expanding the joint rotation range of the robot and improving the bionic level of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人关节直线驱动系统
本专利技术涉及一种直线驱动系统，特别是涉及一种机器人关节直线驱动系统，属于机器人

技术介绍
自从美国波士顿动力公司发布其四足机器人bigdog和双足机器人Atlas之后，液压驱动以其高爆发、高负载特性获得了极大的关注，基于仿生学原理可知，足类生物的运动依靠关节的转动而行走，如何将液压的直线驱动形式转换为关节的转动是实现足类机器人运动的基础。中国专利文献CN201510016925.X提出了一种液压驱动的双足机器人下肢结构，为了实现液压装置直线驱动关节转动，以该双足机器人下肢结构中的膝关节转动为例，它的驱动方式为将液压缸端固定于大腿上，将液压杆端固定于小腿上，二者可以绕固定端相对转动，通过液压杆的伸缩带动小腿沿着膝盖处的被动转动关节转动，该结构方式导致大小腿之间天然存在较大的角度，即机器人站立、运动过程中一直保持半蹲的状态，且由于液压驱动系统必须连接大小腿构成三角形区域，故在加工时无法集成到腿部内部，与真实的人体形态差异较大。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了解决目前现有机器人液压驱动方式存在的驱动范围小、无法集成到机器人腿内部的问题，提供一种机器人关节直线驱动系统。本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：一种机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩转换为关节转动，将直线驱动转换为关节转动，包括液压杆、四连杆机构、第一液压缸伺服单元和第二液压缸伺服单元，所述第一液压缸伺服单元与所述第二液压缸伺服单元铰接，所述第一液压缸伺服单元与所述液压杆连接，所述液压杆与所述四连杆机构连接，所述四连杆机构将所述液压杆的短距离直线伸缩转换为关节转动，即将机器人的直线驱动转换为关节转动。优选的方案是，所述液压杆、所述四连杆机构和所述第一液压缸伺服单元设置在小腿外壳内，所述第二液压缸伺服单元设置在大腿外壳内。在上述任一方案中优选的是，所述四连杆机构包括两第一小臂、两第二小臂、第一轴、第二轴、第三轴和铰接轴。在上述任一方案中优选的是，当所述第一液压缸伺服单元在外界油泵的推动下开始运转时，所述液压杆发生相对于所述第一液压缸伺服单元的伸长或收缩，所述液压杆的位移带动四连杆机构的所述第一小臂和所述第二小臂平动及转动，同时对所述第一轴和所述第二轴产生拉力，带动所述大腿外壳和所述小腿外壳沿着所述第三轴发生相对转动，将所述液压杆的直线驱动转化成所述大腿外壳和所述小腿外壳的相对转动。在上述任一方案中优选的是，所述液压杆通过所述铰接轴设置在两所述第一小臂之间，所述液压杆设置在两所述第一小臂的一端。在上述任一方案中优选的是，两所述第一小臂的另一端通过所述第一轴连接。在上述任一方案中优选的是，设置了所述液压杆的两所述第一小臂的一端还通过所述铰接轴连接两所述第二小臂，两所述第二小臂的一端设置在两所述第一小臂之间。在上述任一方案中优选的是，两所述第二小臂的另一端设置在所述第二轴上，所述第三轴设置在所述第二轴的一侧。在上述任一方案中优选的是，所述第一液压缸伺服单元与外界油泵连接。在上述任一方案中优选的是，所述第二液压缸伺服单元与所述第一液压缸伺服单元之间通过连接轴连接，所述第一液压缸伺服单元与所述液压杆之间通过连接机构连接。本专利技术的有益技术效果：按照本专利技术的机器人关节直线驱动系统，本专利技术提供的机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩放大为大角度的关节转动，将直线驱动转换为关节转动的同时，成功将液压装置集成到了腿的内部，该驱动技术对于扩大机器人关节转动范围，提高机器人的仿生水准具有重大意义。附图说明图1为按照本专利技术的机器人关节直线驱动系统的一优选实施例的套设在大腿和小腿内的立体图；图2为按照本专利技术的机器人关节直线驱动系统的一优选实施例的立体图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例。图中：1-液压杆，2-第一液压缸伺服单元，3-第一小臂，4-第二小臂，5-第一轴，6-第二轴，7-大腿外壳，8-小腿外壳，9-第三轴，10-铰接轴，11-连接机构，12-连接轴，13-第二液压缸伺服单元。具体实施方式为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术的技术方案，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1和图2所示，本实施例提供的一种机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩转换为关节转动，将直线驱动转换为关节转动，包括液压杆1、四连杆机构、第一液压缸伺服单元2和第二液压缸伺服单元13，所述第一液压缸伺服单元2与所述第二液压缸伺服单元13铰接，所述第一液压缸伺服单元2与所述液压杆1连接，所述液压杆1与所述四连杆机构连接，所述四连杆机构将所述液压杆1的短距离直线伸缩转换为关节转动，即将机器人的直线驱动转换为关节转动。进一步的，在本实施例中，如图1和图2所示，所述液压杆1、所述四连杆机构和所述第一液压缸伺服单元2设置在小腿外壳8内，所述第二液压缸伺服单元13设置在大腿外壳7内；所述四连杆机构包括两第一小臂3、两第二小臂4、第一轴5、第二轴6、第三轴9和铰接轴10；当所述第一液压缸伺服单元2在外界油泵的推动下开始运转时，所述液压杆1发生相对于所述第一液压缸伺服单元2的伸长或收缩，所述液压杆1的位移带动四连杆机构的所述第一小臂3和所述第二小臂4平动及转动，同时对所述第一轴5和所述第二轴6产生拉力，带动所述大腿外壳7和所述小腿外壳8沿着所述第三轴9发生相对转动，将所述液压杆1的直线驱动转化成所述大腿外壳7和所述小腿外壳8的相对转动。进一步的，在本实施例中，如图2所示，所述液压杆1通过所述铰接轴10设置在两所述第一小臂3之间，所述液压杆1设置在两所述第一小臂3的一端；两所述第一小臂3的另一端通过所述第一轴5连接；设置了所述液压杆1的两所述第一小臂3的一端还通过所述铰接轴10连接两所述第二小臂4，两所述第二小臂4的一端设置在两所述第一小臂3之间；两所述第二小臂4的另一端设置在所述第二轴6上，所述第三轴9设置在所述第二轴6的一侧；所述第一液压缸伺服单元2与外界油泵连接。进一步的，在本实施例中，如图2所示，所述第二液压缸伺服单元13与所述第一液压缸伺服单元2之间通过连接轴12连接，所述第一液压缸伺服单元2与所述液压杆1之间通过连接机构11连接。综上所述，在本实施例中，按照本实施例的机器人关节直线驱动系统，本实施例提供的机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩放大为大角度的关节转动，将直线驱动转换为关节转动的同时，成功将液压装置集成到了腿的内部，该驱动技术对于扩大机器人关节转动范围，提高机器人的仿生水准具有重大意义。以上所述，仅为本专利技术进一步的实施例，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术所公开的范围内，根据本专利技术的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩转换为关节转动，将直线驱动转换为关节转动，其特征在于：包括液压杆(1)、四连杆机构、第一液压缸伺服单元(2)和第二液压缸伺服单元(13)，所述第一液压缸伺服单元(2)与所述第二液压缸伺服单元(13)铰接，所述第一液压缸伺服单元(2)与所述液压杆(1)连接，所述液压杆(1)与所述四连杆机构连接，所述四连杆机构将所述液压杆(1)的短距离直线伸缩转换为关节转动，即将机器人的直线驱动转换为关节转动。

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩转换为关节转动，将直线驱动转换为关节转动，其特征在于：包括液压杆(1)、四连杆机构、第一液压缸伺服单元(2)和第二液压缸伺服单元(13)，所述第一液压缸伺服单元(2)与所述第二液压缸伺服单元(13)铰接，所述第一液压缸伺服单元(2)与所述液压杆(1)连接，所述液压杆(1)与所述四连杆机构连接，所述四连杆机构将所述液压杆(1)的短距离直线伸缩转换为关节转动，即将机器人的直线驱动转换为关节转动。2.根据权利要求1所述的一种机器人关节直线驱动系统，其特征在于：所述液压杆(1)、所述四连杆机构和所述第一液压缸伺服单元(2)设置在小腿外壳(8)内，所述第二液压缸伺服单元(13)设置在大腿外壳(7)内。3.根据权利要求2所述的一种机器人关节直线驱动系统，其特征在于：所述四连杆机构包括两第一小臂(3)、两第二小臂(4)、第一轴(5)、第二轴(6)、第三轴(9)和铰接轴(10)。4.根据权利要求3所述的一种机器人关节直线驱动系统，其特征在于：当所述第一液压缸伺服单元(2)在外界油泵的推动下开始运转时，所述液压杆(1)发生相对于所述第一液压缸伺服单元(2)的伸长或收缩，所述液压杆(1)的位移带动四连杆机构的所述第一小臂(3)和所述第二小臂(4)平动及转动，同时对所述第一轴(5)和所述第二轴(6)产生拉力...

【专利技术属性】
技术研发人员：严启凡，王乾，骆敏舟，仲军，卢钰，徐必勇，张晴晴，黄倩芝，
申请(专利权)人：江苏集萃智能制造技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32