一种十二自由度仿生四足机器人制造技术

本实用新型专利技术提供一种十二自由度仿生四足机器人，包括机器人本体及设置于本体前部及后部两侧的四肢结构，机器人本体上具有位于四角用于驱动各个四肢结构摆动的驱动装置，驱动装置包括侧向转动电机，侧向转动电机的输出轴固定连接有竖向摆动电机，竖向摆动电机的输出轴固定连接有腿部摆动电机，四肢结构包括大腿部构件及小腿部构件，所述小腿部构件上端及与大腿部构件下端经贯穿的转轴铰链连接，小腿部构件的上端固定有套于转轴的从动皮带轮，腿部摆动电机的输出端固定有主动皮带轮，主动皮带轮与从动皮带轮外部套设有传动皮带，本实用新型专利技术结构简单，制造方便，成本低，能仿照生物完成一系列动作和任务适应性广。

A 12 DOF bionic quadruped robot

【技术实现步骤摘要】
一种十二自由度仿生四足机器人
本技术涉及一种十二自由度仿生四足机器人。
技术介绍
机器人的研究和制造水平已经成为一个国家和地区学术水平和科技综合实力的标志。机器人在军事战斗、抢险救灾、家庭生活等许多方面有着广泛的市场前景，使得机器人的研究成为国内外许多的科研团队的首选研究对象。四足行走机器人在地面复杂、未知的情况下有较强的环境适应能力，它仅需要最多四个支撑点就可以完成任务，并且四足机器人正朝着小型化、智能化等方面发展。
技术实现思路
本技术对上述问题进行了改进，即本技术要解决的技术问题是现有的机器人应用场景下需设计一种能够适应复杂环境的机器人结构。本技术的具体实施方案是：一种十二自由度仿生四足机器人，包括机器人本体及设置于本体前部及后部两侧的四肢结构，所述机器人本体上具有位于四角用于驱动各个四肢结构摆动的驱动装置，所述驱动装置包括固定于机器人本体上的侧向转动电机，所述侧向转动电机的输出轴固定连接有竖向摆动电机，所述竖向摆动电机的输出轴与侧向转动电机的输出轴垂直且固定连接有腿部摆动电机，所述四肢结构包括与腿部摆动电机固定连接的大腿部构件及小腿部构件，所述小腿部构件上端及与大腿部构件下端经贯穿的转轴铰链连接，所述小腿部构件的上端固定有套于转轴的从动皮带轮，腿部摆动电机的输出端固定有主动皮带轮，所述主动皮带轮与从动皮带轮外部套设有传动皮带以利用腿部摆动电机驱动小腿构件绕与大腿部件的铰接处摆动。进一步的，机器人本体包括外壳体，所述外壳体的前后两端固定有连接盘，所述侧向转动电机固定于连接盘的外侧，所述侧向转动电机的外侧还固定有内侧挡板。进一步的，所述竖向摆动电机经第一连接架与侧向转动电机的输出端固定连接，所述竖向摆动电机外侧端固定连接有第二连接架，所述第二连接架外侧固定连接有外侧挡板。进一步的，所述机器人本体的两端的外侧挡板及内侧挡板贯穿有与外侧挡板及内侧挡板固定连接的连接杆。进一步的，所述小腿部构件的下部固定有球状的足部构件。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术结构简单，制造方便，成本低，能仿照生物完成一系列动作和任务适应性广。附图说明图1为本技术整体结构示意图。图2为本技术机器人本体结构示意图。图3为本技术四肢结构局部示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。如图1～3所示，一种十二自由度仿生四足机器人，包括机器人本体10及设置于本体前部及后部两侧的四肢结构，所述机器人本体上具有位于四角用于驱动各个四肢结构摆动的驱动装置，所述驱动装置包括固定于机器人本体上的侧向转动电机210，所述侧向转动电机的输出轴固定连接有竖向摆动电机220，所述竖向摆动电机的输出轴与侧向转动电机的输出轴垂直且固定连接有腿部摆动电机230，所述四肢结构包括与腿部摆动电机固定连接的大腿部构件310及小腿部构件320，所述小腿部构件320上端及与大腿部构件310下端经贯穿的转轴铰链连接，所述小腿部构件的上端固定有套于转轴的从动皮带轮330，腿部摆动电机的输出端固定有主动皮带轮，所述主动皮带轮与从动皮带轮外部套设有传动皮带340以利用腿部摆动电机驱动小腿构件绕与大腿部件的铰接处摆动。本实施中，机器人本体包括外壳体110，外壳体110设计是对称设计，外壳体110中空以便于置入用于控制各个电机的电源或控制电路，所述外壳体110的前后两端固定有连接盘120，所述侧向转动电机固定于连接盘的外侧，所述侧向转动电机的外侧还固定有内侧挡板410。所述竖向摆动电机220经第一连接架510与侧向转动电机210的输出端固定连接，所述竖向摆动电机220外侧端固定连接有第二连接架520，所述第二连接架520外侧固定连接有外侧挡板420。所述机器人本体的两端的外侧挡板420及内侧挡板410贯穿有与外侧挡板及内侧挡板固定连接的连接杆430。本实施例中，所述小腿部构件的下部固定有球状的足部构件350。本实施例中，机器人本体的两端的外侧挡板420及内侧挡板410通过位于机器人本体的周侧的多根连接杆430连接，这样使得四肢结构部分与整体的连接有更好的刚度，同时通过外侧挡板420及内侧挡板410和连接杆也增加了四足机器人整体的刚度。机械腿在行走时，利用侧向转动电机210带动竖向摆动电机220、腿部摆动电机230及四肢结构整体向机器人本体的内外侧摆动，利用竖向摆动电机实现腿部摆动电机及四肢结构所在平面的前后摆动，这样竖向摆动电机220与腿部摆动电机230控制机械腿膝关节的两个自由度，利用腿部摆动电机230通过皮带传动实现控制驱动小腿构件绕与大腿部件的铰接处摆动，这样由小腿部构件320上端及大腿部构件310构成的机械腿便有着三个自由度，整机拥有十二个自由度，可以顺利实现各种步态。整机结构简单，制造方便，成本低，还有仿照生物完成一系列动作和任务，非常适合大众市场的需求。本实施例中，在驱动系统上，采用电机驱动，电机驱动是目前机器人设计中选择最多的驱动方式，利用电动机产生力矩，然后通过减速器来提高力矩，有控制精度高、成本低、性能好、质量轻等优点，故成为机器人驱动中最广泛选择。本实施例中侧向转动电机210、腿部摆动电机220采用一款专门为四足机器人设计的永磁同步电机，使用一个高扭矩质量密度的电动马达，耦合到一个低传动比传动，以实现高扭矩质量密度。与电机外壳一体化，紧凑行星齿轮减速器，减速比为6:1，提高关节的动力性能，直接实现对关节的力矩控制；电机端内置了15位的编码器和驱动器。这个专为四足机器人设计的一体化电机集成了减速器、编码器、驱动器，从而有效减少了机器人的体积、重量，减少腿部惯性，对提高四足机器人的控制性能有很大帮助。上述本技术所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本技术才公开部分数值以举例说明本技术的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本技术创造保护范围的限制。如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。同时，上述本技术如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。另外，上述本技术公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本技术提供的任一部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种十二自由度仿生四足机器人，其特征在于，包括机器人本体及设置于本体前部及后部两侧的四肢结构，所述机器人本体上具有位于四角用于驱动各个四肢结构摆动的驱动装置，所述驱动装置包括固定于机器人本体上的侧向转动电机，所述侧向转动电机的输出轴固定连接有竖向摆动电机，所述竖向摆动电机的输出轴与侧向转动电机的输出轴垂直且固定连接有腿部摆动电机，所述四肢结构包括与腿部摆动电机固定连接的大腿部构件及小腿部构件，所述小腿部构件上端及与大腿部构件下端经贯穿的转轴铰链连接，所述小腿部构件的上端固定有套于转轴的从动皮带轮，腿部摆动电机的输出端固定有主动皮带轮，所述主动皮带轮与从动皮带轮外部套设有传动皮带以利用腿部摆动电机驱动小腿构件绕与大腿部件的铰接处摆动。/n

【技术特征摘要】
1.一种十二自由度仿生四足机器人，其特征在于，包括机器人本体及设置于本体前部及后部两侧的四肢结构，所述机器人本体上具有位于四角用于驱动各个四肢结构摆动的驱动装置，所述驱动装置包括固定于机器人本体上的侧向转动电机，所述侧向转动电机的输出轴固定连接有竖向摆动电机，所述竖向摆动电机的输出轴与侧向转动电机的输出轴垂直且固定连接有腿部摆动电机，所述四肢结构包括与腿部摆动电机固定连接的大腿部构件及小腿部构件，所述小腿部构件上端及与大腿部构件下端经贯穿的转轴铰链连接，所述小腿部构件的上端固定有套于转轴的从动皮带轮，腿部摆动电机的输出端固定有主动皮带轮，所述主动皮带轮与从动皮带轮外部套设有传动皮带以利用腿部摆动电机驱动小腿构件绕与大腿部件的铰接处摆动。


2.根据权利要求1所述的一种十二自由度...

【专利技术属性】
技术研发人员：何炳蔚，赖宁斌，聂晓根，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建;35