一种电驱动仿生四足机器人制造技术

本公开提供了一种电驱动仿生四足机器人。包括躯体组件、两个前腿组件、两个后腿组件、两个前腿关节组件和两个后腿关节组件；前腿组件和后腿组件均包括大腿件和小腿件；前腿关节组件和后腿关节组件均包括：髋关节摇摆电机、摇摆连杆、髋关节旋转电机和膝关节电机；髋关节摇摆电机安装于所述躯体组件上，髋关节摇摆电机通过驱动所述摇摆连杆摆动，带动髋关节旋转电机左右摆动；髋关节旋转电机的输出轴与大腿件相连并驱动大腿件前后摆动；膝关节电机通过膝关节连接杆驱动小腿件前后摆动。本公开将关节的驱动电机集中设置在髋关节位置，降低腿部组件的负重，能够增强腿部组件活动的灵活性，实现机器人的轻便化，有利于运动和平衡的控制。

A bionic quadruped robot driven by electricity

【技术实现步骤摘要】
一种电驱动仿生四足机器人
本公开涉及仿生四足机器人，尤其涉及一种电驱动仿生四足机器人。
技术介绍
四足仿生机器人的研究长期以来一直是国内外机器人领域研究的热点之一。该类机器人能够在复杂的非结构环境中稳定地行走，可以代替人完成许多危险作业，在军事、矿山开采、核能工业、星球表面探测、消防及营救、建筑业、农林采伐、示教娱乐等行业有着许多潜在的应用前景。四足仿生机器人的研究始于20世纪60年代，产生了许多具有代表性的机器人样机。近几年来，高速、高承载、低能耗、自带动力源的机器人设计成为了四足机器人的研究重点。目前国内外著名的研究成果有美国波士顿动力公司承担研制的BigDog、AlphaDog、LittleDog和猎豹Cheetah，意大利IIT大学研制的HyQ机器人，日本千叶工大米田完教授研制的Hyperion4机器人，山东大学研制的液压驱动四足仿生机器人等。现有的四足机器人的腿部机械结构几乎都为串联机构组成。这种串联结构简单，控制建模容易，但由于驱动器多安装在腿部，使得下级驱动器成为上级驱动器的负载，驱动能力要求高。国内外对并联腿式机器人的研究多放在单足或双足步行机器人方向。例如日本早稻田大学的WL系列步行椅的设计，广濑研究室的Para-Walker的设计。国内则有燕山大学王洪波等提出的四足/两足可重组步行器的构想。并联式腿结构具有较大的刚度，可提高机器人的载重自重比，但在机构本身的工作空间方面受限，较难完成高速度的行走越障作业。公开号为CN101927793A公开了一种“匍匐与直立运动互变的变结构四足机器人结构”，该四足机器人有机体和固定在上面的四条肢体，每条肢体采用三个舵机控制，舵机间为串联结构，这种结构连接杆件多，结构复杂，不适用于要求小型、轻便的仿生机器人。同时该结构中机体是一个整体，限制了运动的灵活性。公开号为CN101811525A公开了一种“具有质心调整装置的液压驱动四足机器人移动机构”，该机器人机构的在躯干下面布置四条腿，均采用液压驱动，每条腿有具有冗余自由度，增加了机构控制的复杂性。另外液压驱动提高了整套机构的体积和重量，不方便携带运输和拆装。公开号为CN101791994A公开了“一种凸轮驱动控制式四足机器人的行走机构”，机构分为前后腿组件和连接前后腿组件的万向连接组件。其中万向节连接组件仅仅是提供一个被动的运动形式，不能对人为的对其控制，不利于机构的运动和平衡控制。
技术实现思路
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种电驱动仿生四足机器人。本公开的技术方案是这样实现的：一种电驱动仿生四足机器人，包括：躯体组件、两个前腿组件、两个后腿组件、两个前腿关节组件和两个后腿关节组件；所述前腿组件和所述后腿组件均包括大腿件和小腿件；所述小腿件与所述大腿件可转动地相连；所述前腿关节组件和所述后腿关节组件均包括：髋关节摇摆电机、摇摆连杆、髋关节旋转电机和膝关节电机；所述髋关节摇摆电机安装于所述躯体组件上，所述摇摆连杆的一端与所述髋关节摇摆电机的输出轴相连，另一端与所述髋关节旋转电机的壳体相连，所述髋关节摇摆电机通过驱动所述摇摆连杆摆动，带动所述髋关节旋转电机左右摆动；所述髋关节旋转电机的输出轴与所述大腿件相连并驱动所述大腿件前后摆动；所述膝关节电机通过膝关节连接杆驱动所述小腿件前后摆动。进一步的，所述小腿件的底端连接有足部。进一步的，所述前腿关节组件和所述后腿关节组件均还包括大腿连接件，所述髋关节旋转电机的输出轴与所述大腿连接件传动连接，所述大腿连接件与所述大腿件固定相连。进一步的，所述膝关节电机的壳体与所述大腿连接件固定相连；所述髋关节旋转电机的输出轴与所述膝关节电机的输出轴相向设置，所述大腿连接件内设有一容纳所述膝关节电机输出轴的空腔，所述膝关节连接杆的一端伸入所述空腔并与所述膝关节电机的输出轴传动连接，所述膝关节连接杆的另一端与所述小腿件相连。进一步的，所述前腿关节组件和所述后腿关节组件均还包括过渡法兰，所述髋关节摇摆电机与所述过渡法兰固定相连，所述摇摆连杆通过转轴与所述过渡法兰相连，所述转轴与所述髋关节摇摆电机的输出轴传动连接。进一步的，所述前腿组件和所述后腿组件均还包括：旋转块和旋转轴，所述膝关节连接杆的另一端与所述旋转块相连，所述旋转块与所述小腿件相连，所述旋转块连接于所述旋转轴上；所述大腿件与所述旋转轴通过轴承相连。进一步的，所述髋关节摇摆电机输出轴的轴心线与髋关节旋转电机输出轴的轴心线呈一夹角；和/或所述髋关节旋转电机输出轴的轴心线与膝关节电机输出轴的轴心线重合或平行。进一步的，所述夹角为90°。进一步的，所述前腿关节组件和所述后腿关节组件均还包括电机固定座，所述电机固定座与所述髋关节旋转电机固定连接，所述摇摆连杆与所述电机固定座相连。进一步的，所述大腿件设有用于穿过所述膝关节连接杆的通道或凹槽；所述膝关节连接杆可沿所述大腿件长度方向移动。进一步的，所述躯体组件包括前挡板、后挡板和控制箱；所述前挡板通过前支撑支柱连接于所述控制箱的前端，所述后挡板通过后支撑支柱连接于控制箱的后端。进一步的，所述前挡板上固定连接有前挡板固定座，所述前挡板通过前挡板固定座与所述前支撑支柱连接；所述后挡板上固定连接有后挡板固定座，所述后挡板通过后挡板固定座与所述后支撑支柱连接。进一步的，所述髋关节摇摆电机通过第一变速箱与摇摆连杆传动连接；和/或所述髋关节旋转电机通过第二变速箱与所述大腿件传动连接；和/或所述膝关节电机通过第三变速箱与膝关节连接杆传动连接。进一步的，还包括上位机；和分别用于监测摇摆连杆摆动角度、大腿件摆动角度、以及小腿件摆动角度的三个编码器；所述髋关节摇摆电机、所述髋关节旋转电机、所述膝关节电机均与所述上位机通讯连接。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1为本公开的电驱动仿生四足机器人的结构示意图；图2为本公开的前腿关节组件和后腿关节组件的结构示意图；图3为本公开的前腿组件和后腿组件的结构示意图；图4为本公开的躯体组件结构示意图；前腿关节组件101、前腿组件102、躯体组件103、后腿关节组件104、后腿组件105、髋关节摇摆电机201、过渡法兰202、摇摆连杆203、电机固定座204、髋关节旋转电机205、大腿连接件206、膝关节电机207、膝关节连接杆301、大腿件302、旋转块303、旋转轴304、小腿件305、足部306、前挡板401、前挡板固定座402、前支撑支柱403、控制箱404、后支撑支柱405、后挡板固定座406、后挡板407。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电驱动仿生四足机器人，包括：躯体组件、两个前腿组件、两个后腿组件、两个前腿关节组件和两个后腿关节组件；所述前腿组件和所述后腿组件均包括大腿件和小腿件；所述小腿件与所述大腿件可转动地相连；其特征在于：/n所述前腿关节组件和所述后腿关节组件均包括：髋关节摇摆电机、摇摆连杆、髋关节旋转电机和膝关节电机；/n所述髋关节摇摆电机安装于所述躯体组件上，所述摇摆连杆的一端与所述髋关节摇摆电机的输出轴相连，另一端与所述髋关节旋转电机的壳体相连，所述髋关节摇摆电机通过驱动所述摇摆连杆摆动，带动所述髋关节旋转电机左右摆动；所述髋关节旋转电机的输出轴与所述大腿件相连并驱动所述大腿件前后摆动；/n所述膝关节电机通过膝关节连接杆驱动所述小腿件前后摆动。/n

【技术特征摘要】
1.一种电驱动仿生四足机器人，包括：躯体组件、两个前腿组件、两个后腿组件、两个前腿关节组件和两个后腿关节组件；所述前腿组件和所述后腿组件均包括大腿件和小腿件；所述小腿件与所述大腿件可转动地相连；其特征在于：
所述前腿关节组件和所述后腿关节组件均包括：髋关节摇摆电机、摇摆连杆、髋关节旋转电机和膝关节电机；
所述髋关节摇摆电机安装于所述躯体组件上，所述摇摆连杆的一端与所述髋关节摇摆电机的输出轴相连，另一端与所述髋关节旋转电机的壳体相连，所述髋关节摇摆电机通过驱动所述摇摆连杆摆动，带动所述髋关节旋转电机左右摆动；所述髋关节旋转电机的输出轴与所述大腿件相连并驱动所述大腿件前后摆动；
所述膝关节电机通过膝关节连接杆驱动所述小腿件前后摆动。


2.如权利要求1所述的一种电驱动仿生四足机器人，其特征在于：所述前腿关节组件和所述后腿关节组件均还包括大腿连接件，所述髋关节旋转电机的输出轴与所述大腿连接件传动连接，所述大腿连接件与所述大腿件固定相连。


3.如权利要求2所述的一种电驱动仿生四足机器人，其特征在于：所述膝关节电机的壳体与所述大腿连接件固定相连；所述髋关节旋转电机的输出轴与所述膝关节电机的输出轴相向设置，所述大腿连接件内设有一容纳所述膝关节电机输出轴的空腔，所述膝关节连接杆的一端伸入所述空腔并与所述膝关节电机的输出轴传动连接，所述膝关节连接杆的另一端与所述小腿件相连。


4.如权利要求3所述的一种电驱动仿生四足机器人，其特征在于：所述前腿组件和所述后腿组件均还包括：旋转块和旋转轴，所述膝关节连接杆的另一端与所述旋转块相连，所述旋转块与所述小腿件相连，所述旋转块连接于所述旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘遥峰，李冶，李居一，王杰，王胜新，蒋振东，
申请(专利权)人：航天科工智能机器人有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11