一种串并联拟人机械腿制造技术

本发明专利技术公开了一种串并联拟人机械腿，包括二自由度髋关节模块、二自由度膝关节模块、二自由度踝关节模块，所述二自由度髋关节模块连接二自由度膝关节模块，二自由度膝关节模块连接二自由度踝关节模块，整个机械腿通过二自由度髋关节模块、二自由度膝关节模块和二自由度踝关节模块构成六自由度串并混联机构；本发明专利技术包括二自由度髋关节模块、二自由度膝关节模块、二自由度踝关节模块，整个机械腿通过二自由度髋关节模块、二自由度膝关节模块和二自由度踝关节模块构成六自由度串并混联机构，符合人体运动自由度，能够实现机械腿在不同环境下的稳定性走。的稳定性走。的稳定性走。

【技术实现步骤摘要】
一种串并联拟人机械腿


[0001]本专利技术涉及机器人领域，更具体的说，尤其涉及一种串并联拟人机械腿。

技术介绍

[0002]在整个拟人机器人的组成部件当中，机械手与机械腿是其重要的组成部分。其中，机械腿是保持机器人身体平衡的关键部位，是机器人的主要载体。因此，机械腿的研究是机器人领域中的重要内容，对机器人行走控制起着至关重要的作用。
[0003]各国已相继推出了各种类型的拟人机器人，这些机器人的腿部大部分采用了串联机构或者并联机构。串联结构的机器腿虽然各关节活动范围大，但存在承载能力小、运动惯量大等不足，如日本的HRP-5P机器人、WABIAN-2机器人，韩国的HUBO机器人。并联机构承载能力强，但其体积庞大、运动范围小、结构非拟人化，如日本的WL-16RIV机器人、意大利的LARMbot机器人。串并混联机构能很好结合以上两类机构的优点。
[0004]目前对串并混联机械腿的研制较少，已有的混联腿只是在单个并联机构上串联一个电机或者简单地串联两个并联机构，其膝关节要么不存在，要么就是仅用单个旋转电机代替。这些机构在行走功能上并不符合人体的运动方式，运动不灵活，其驱动方式多采用电机驱动，承载能力较低，无法满足在不同环境下稳定行走的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有的混联机械腿行走功能上不符合人体运动方式、运动不灵活以及驱动大多采用电机导致的承载能力低、无法满足不同环境稳定行走需求的问题，提出了一种串并联拟人机械腿，该机械腿具有较大的运动空间，具有结构紧凑、精度高、刚度高、装配工艺良好等优点，符合人体腿部行走方式，能够实现不同工作环境的稳定行走的需求。
[0006]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种串并联拟人机械腿，包括二自由度髋关节模块、二自由度膝关节模块、二自由度踝关节模块，所述二自由度髋关节模块连接二自由度膝关节模块，二自由度膝关节模块连接二自由度踝关节模块，整个机械腿通过二自由度髋关节模块、二自由度膝关节模块和二自由度踝关节模块构成六自由度串并混联机构；
[0007]所述二自由度髋关节模块包括静平台总成、动平台总成和三条支链总成，所述静平台总成与动平台总成通过三条支链总成连接；三条支链总成分别为第一支链总成、第二支链总成和第三支链总成，所述静平台总成包括基座固定板、推杆筒、基座中间件和第一阶梯轴，所述推杆筒设置有两个，且两个推杆筒均竖直固定在基座固定板的一侧，两个推杆筒的轴心线垂直于基座固定板设置，所述基座固定板中部开设有光孔，基座中间件顶部设置有竖直设置的定位杆，基座中间件上的定位杆穿过穿过基座固定板上光孔，基座中间件通过内六角螺栓固定在所述基座固定板上；所述基座中间件整体呈倒U型，基座中间件的两条侧边的耳部开设有定位孔，两个第一阶梯轴分别穿过基座中间件上的两个定位孔且两个第
一阶梯轴固定在基座中间件上，两个第一阶梯轴的轴心线与基座固定板的上表面相平行；
[0008]所述动平台总成包括第五连接件、第二阶梯轴、立板、垫板和关节轴承，所述关节轴承内嵌在所述垫板的中部，垫板的左右两侧分别设置有一块竖直设置的立板，两块立板平行设置且对称设置在关节轴承的两侧，两个第二阶梯轴分别固定在两块立板的上端，其中一个第二阶梯轴远离另一个第二阶梯轴的一侧固定有第五连接件，所述第五连接件呈轴状，第五连接件和两个第二阶梯轴的轴心线在同一条直线上且第五连接件和两个第二阶梯轴的轴心线垂直于立板设置；
[0009]所述第一支链总成包括第一推杆和第一连接件，所述第一推杆的上端设置在静平台总成的一个推杆筒内，第一推杆的下端设置有轴套；所述第一连接件的一端设置有第一连接阶梯轴，第一连接件的另一端设置有第一连接套筒，第一推杆下端的轴套与第一连接件一端的第一连接阶梯轴通过轴承连接，所述动平台总成的第五连接件套装在所述第一连接件另一端的第一连接套筒内；
[0010]所述第二支链总成包括包括第二推杆、第二连接件、第三连接件和第四连接件，所述第二推杆的上端设置在静平台总成的另一个推杆筒内，第二推杆的下端设置有轴套；所述第二连接件的一端设置有第二连接阶梯轴，第二连接件的另一端设置有第二连接套筒，第二推杆下端的轴套与第二连接件一端的第二连接阶梯轴通过轴承连接，所述第三连接件套装在第二连接件另一端的第二连接套筒内；第三连接件的一端固定连接在L型的第四连接件的一侧侧边的端部，第四连接件的另一条侧边的端部与动平台总成的关节轴承固定连接；
[0011]所述第三支链总成包括方形环件、圆形轴承座和圆形配合轴承，方形环件的剖面呈正方形，方形环件的四个侧面的中部均固定有一个圆形轴承座，每个圆形轴承座内部设置有一个圆形配合轴承；所述静平台总成的两个第一阶梯轴与其中两个相对设置的圆形配合轴承配合连接；所述动平台总成的两个第二阶梯轴与另外两个相对设置圆形配合轴承配合连接。
[0012]所述二自由度膝关节模块包括部分解耦型二自由度机构、第一圆柱件和旋转电机，所述部分解耦型二自由度机构包括第一中间板、第二圆柱件、第六连接件、第三推杆、三角连接件、连杆、第七连接件和定轴，所述旋转电机固定在第一圆柱件内部，第一圆柱件的上端面与动平台总成的垫板固定连接，所述旋转电机的输出轴连接所述第一中间板，旋转电机工作时驱动所述第一中间板转动；所述第二圆柱件的上端固定在所述第一中间板的底面上，第二圆柱件的下端与第六连接件固定连接，所述三角连接件的一个角铰接在所述第六连接件上，第三推杆的活动端连接在三角连接件的第二个角上，第三推杆的固定端安装在第一中间板上，第三推杆工作时推动三角连接件绕着三角连接件与第三推杆的铰接轴转动；所述第七连接件铰接在所述三角连接件的第三个角上，所述连杆的一端铰接在第六连接件上，连杆的另一端通过定轴铰接在所述第七连接件上；
[0013]所述二自由度踝关节模块包括静平台总成、动平台总成、三条支链总成、第三圆柱件和脚掌，二自由度踝关节模块的静平台总成、动平台总成和三条支链总成与二自由度髋关节模块的静平台总成、动平台总成和三条支链总成的结构及连接方式完全相同，用于增加二自由度踝关节模块长度的第三圆柱件设置在静平台总成的基座固定板和基座中间件之间，用于行走的脚掌设置在动平台总成的垫板底部。
[0014]进一步的，所述基座固定板整体呈凸型，基座固定板上靠近推杆筒的一侧表面上开有一道铣槽，两根推杆筒通过铣槽在基座固定板上定位以保证两根推杆筒的平行。
[0015]进一步的，所述推杆筒包括推杆筒壁和推杆筒固定板，所述推杆筒壁固定在推杆筒固定板上，推杆筒固定板的厚度与基座固定板开设的铣槽宽度相等，推杆筒固定板插接在铣槽内实现推杆筒固定板的定位，推杆筒固定板通过内六角螺钉固定在基座固定板的铣槽中。
[0016]进一步的，所述第一阶梯轴端部设置有用于固定的法兰盘，第一阶梯轴的法兰盘与基座中间件的侧边的耳部通过内六角螺栓固定连接。
[0017]进一步的，所述第一推杆和第二推杆分别与静平台总成的两个推杆筒组成推杆机构，推杆机构运动时驱动所述动平台总成的运动。
[0018]进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串并联拟人机械腿，其特征在于：包括二自由度髋关节模块(1)、二自由度膝关节模块(2)、二自由度踝关节模块(3)，所述二自由度髋关节模块(1)连接二自由度膝关节模块(2)，二自由度膝关节模块(2)连接二自由度踝关节模块(3)，整个机械腿通过二自由度髋关节模块(1)、二自由度膝关节模块(2)和二自由度踝关节模块(3)构成六自由度串并混联机构；所述二自由度髋关节模块(1)包括静平台总成(11)、动平台总成(13)和三条支链总成，所述静平台总成(11)与动平台总成(13)通过三条支链总成连接；三条支链总成分别为第一支链总成(14)、第二支链总成(12)和第三支链总成(15)，所述静平台总成(11)包括基座固定板(111)、推杆筒(112)、基座中间件(113)和第一阶梯轴(114)，所述推杆筒(112)设置有两个，且两个推杆筒(112)均竖直固定在基座固定板(111)的一侧，两个推杆筒(112)的轴心线垂直于基座固定板(111)设置，所述基座固定板(111)中部开设有光孔，基座中间件(113)顶部设置有竖直设置的定位杆，基座中间件(113)上的定位杆穿过穿过基座固定板(111)上光孔，基座中间件(113)通过内六角螺栓固定在所述基座固定板(111)上；所述基座中间件(113)整体呈倒U型，基座中间件(113)的两条侧边的耳部开设有定位孔，两个第一阶梯轴(114)分别穿过基座中间件(113)上的两个定位孔且两个第一阶梯轴(114)固定在基座中间件(113)上，两个第一阶梯轴(114)的轴心线与基座固定板(111)的上表面相平行；所述动平台总成(13)包括第五连接件(131)、第二阶梯轴(132)、立板(133)、垫板(134)和关节轴承(135)，所述关节轴承(135)内嵌在所述垫板(134)的中部，垫板(134)的左右两侧分别设置有一块竖直设置的立板(133)，两块立板(133)平行设置且对称设置在关节轴承(135)的两侧，两个第二阶梯轴(132)分别固定在两块立板(133)的上端，其中一个第二阶梯轴(132)远离另一个第二阶梯轴(132)的一侧固定有第五连接件(131)，所述第五连接件(131)呈轴状，第五连接件(131)和两个第二阶梯轴(132)的轴心线在同一条直线上且第五连接件(131)和两个第二阶梯轴(132)的轴心线垂直于立板(133)设置；所述第一支链总成(14)包括第一推杆(141)和第一连接件(142)，所述第一推杆(141)的上端设置在静平台总成(11)的一个推杆筒(112)内，第一推杆(141)的下端设置有轴套；所述第一连接件(142)的一端设置有第一连接阶梯轴，第一连接件(142)的另一端设置有第一连接套筒，第一推杆(141)下端的轴套与第一连接件(142)一端的第一连接阶梯轴通过轴承连接，所述动平台总成(13)的第五连接件(131)套装在所述第一连接件(142)另一端的第一连接套筒内；所述第二支链总成(12)包括包括第二推杆(121)、第二连接件(122)、第三连接件(123)和第四连接件(124)，所述第二推杆(121)的上端设置在静平台总成(11)的另一个推杆筒(112)内，第二推杆(121)的下端设置有轴套；所述第二连接件(122)的一端设置有第二连接阶梯轴，第二连接件(122)的另一端设置有第二连接套筒，第二推杆(121)下端的轴套与第二连接件(122)一端的第二连接阶梯轴通过轴承连接，所述第三连接件(123)套装在第二连接件(122)另一端的第二连接套筒内；第三连接件(123)的一端固定连接在L型的第四连接件(124)的一侧侧边的端部，第四连接件(124)的另一条侧边的端部与动平台总成(13)的关节轴承(135)固定连接；所述第三支链总成(15)包括方形环件(151)、圆形轴承座(152)和圆形配合轴承(153)，方形环件(151)的剖面呈正方形，方形环件(151)的四个侧面的中部均固定有一个圆形轴承
座(152)，每个圆形轴承座(152)内部设置有一个圆形配合轴承(153)；所述静平台总成(11)的两个第一阶梯轴(114)与其中两个相对设置的圆形配合轴承(153)配合连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李研彪，陈科，孙鹏，陈强，张丽阳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：