一种四足机器人及其柔性脊柱关节制造技术

本发明专利技术提供一种四足机器人及其柔性脊柱关节，该四足机器人包括：前躯干、后躯干，呈凸字型，底部边缘处具有两只用于移动的腿、两个舵机以及柔性脊柱关节，该柔性脊柱关节包括：关节前部，连接于前躯干上；关节后部，连接于后躯干上；关节中部，设置于关节前部与关节后部之间，并与关节前部之间以及与关节后部之间转动连接，形成前转动副与后转动副；前扭簧，设置于关节中部与关节前部的连接处；后扭簧，设置于关节中部与关节后部的连接处；两个陀螺仪，分别固定于前躯干的重心处以及后躯干的重心处，用于进行加速度检测；以及两个电机，分别通过联轴器与关节前部以及关节后部连接，用于接收反馈信号，从而自动调整四足机器人的落地朝向。向。向。

【技术实现步骤摘要】
一种四足机器人及其柔性脊柱关节


[0001]本专利技术涉及一种机器人，具体涉及一种四足机器人及其柔性脊柱关节。

技术介绍

[0002]在复杂的地形中，传统刚性机体的四足机器人的灵活性较低，且在空中不能自动调整落地姿态，此外，行走时有一定的局限性，使得机器人在行走时机体较为局限，并且在跌落时不能及时调整姿态，从而在不慎跌落或从空中跳下时无法及时调整落地姿态，还使得机器人不便于在复杂地形中执行任务，且适应能力差。因此，需要设计能够解决上述问题的机器人。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种四足机器人及其柔性脊柱关节。
[0004]本专利技术提供了一种四足机器人的柔性脊柱关节，用于自动调节四足机器人的落地姿态，具有这样的特征，包括：关节前部，连接于四足机器人的前躯干上；关节后部，连接于四足机器人的后躯干上；关节中部，设置于关节前部与关节后部之间，并与关节前部之间以及与关节后部之间转动连接，形成两个转动副，分别为前转动副与后转动副；前扭簧，设置于关节中部与关节前部的连接处；后扭簧，设置于关节中部与关节后部的连接处；两个陀螺仪，分别固定前躯干的重心处以及所述后躯干的重心处，用于进行加速度检测，从而为所述四足机器人提供所述前躯干以及所述后躯干的空间位置反馈信号；以及两个电机，分别通过联轴器与关节前部以及关节后部连接，用于接收反馈信号，从而自动调整四足机器人的落地朝向，其中，前扭簧的轴线平行于水平面，后扭簧的轴线垂直于水平面，使得前扭簧与后扭簧之间相互配合旋转。<br/>[0005]在本专利技术提供的四足机器人的柔性脊柱关节中，还可以具有这样的特征：其中，前转动副垂直于水平面，当四足机器人在空中时处于弓背状态，此时，前扭簧的扭转角为0
°
。
[0006]在本专利技术提供的四足机器人的柔性脊柱关节中，还可以具有这样的特征：其中，后转动副平行于水平面，当四足机器人静止时，前躯干与后躯干中心线共面并垂直于水平面，此时，后扭簧的扭转角为0
°
。
[0007]在本专利技术提供的四足机器人的柔性脊柱关节中，还可以具有这样的特征：其中，两个联轴器分别穿过前躯干以及后躯干后，均通过螺栓分别连接于关节前部以及关节后部，
[0008]当柔性脊柱关节扭转时，通过螺栓传递扭矩，进而使得柔性脊柱关节扭转，四足机器人的机身进行姿势调整。
[0009]在本专利技术提供的四足机器人的柔性脊柱关节中，还可以具有这样的特征：其中，电机采用微型直流电机或旋转电机。
[0010]本专利技术还提供了一种四足机器人，具有这样的特征，包括：前躯干，呈凸字型，两侧连接有两只用于移动的腿；后躯干，呈凸字型，两侧连接有两只用于移动的腿；两个舵机，分
别设置于前躯干的内部以及后躯干的内部，用于控制腿的运动；以及柔性脊柱关节，用于自动调节四足机器人的落地姿态，其中，柔性脊柱关节为权利要求1～5中任一项的四足机器人的柔性脊柱关节。
[0011]专利技术的作用与效果
[0012]根据本专利技术所涉及的四足机器人及其柔性脊柱关节，将简单的扭簧和转动副结合组成避震机构，其结构简单，并且零件刚性强，结构可靠，简单易维护更换；采用微型直流电机或旋转电机作为旋转动力源，并通过陀螺仪与相关电子元器件实现空中姿态的自动调整，原理清晰，结构简单且可行性大；扭簧与电机内置于转动副或躯体内部，保证四足机器人在行进时，尘土等杂物较难进入内部空间，进一步提升耐用性和安全性。
[0013]因此，本专利技术的柔性脊柱关节通过简单的扭簧和转动副的结合实现避震功能提高了本机构在控制及工作过程中的稳定性和可靠性，从而能够用于机器人空中自动调整落地姿态并在行走时存储利用能量，便于四足机器人在复杂地形中执行任务时使机体拥有更强的适应能力。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的实施例中四足机器人的结构示意图；
[0015]图2是本专利技术的实施例中四足机器人的立体结构示意图；
[0016]图3是本专利技术的实施例中四足机器人的柔性脊柱关节的示意图；
[0017]图4是本专利技术的实施例中四足机器人的柔性脊柱关节安装于四足机器人的示意图；
[0018]图5是本专利技术的图4的投影图；
[0019]图6是本专利技术的实施例中四足机器人的柔性脊柱关节在空中时的姿势图；
[0020]图7是本专利技术的实施例中四足机器人的柔性脊柱关节落地后的姿势图；
[0021]图8是本专利技术的实施例中四足机器人的柔性脊柱关节的最终姿势图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术作具体阐述。
[0023]实施例：
[0024]图1是本专利技术的实施例中四足机器人的结构示意图，图2是本专利技术的实施例中四足机器人的立体结构示意图。
[0025]如图1和图2所示，本实施例的一种四足机器人100，包括：前躯干10、后躯干20、两个舵机30以及柔性脊柱关节40。
[0026]前躯干10呈凸字型，两侧连接有两只用于移动的腿。
[0027]后躯干20呈凸字型，两侧连接有两只用于移动的腿。
[0028]两个舵机30分别设置于前躯干10的内部以及后躯干20的内部，用于控制腿的运动。
[0029]图3是本专利技术的实施例中四足机器人的柔性脊柱关节的示意图，图4是本专利技术的实施例中四足机器人的柔性脊柱关节安装于四足机器人的示意图，图5是本专利技术的图4的投影
图。
[0030]如图3
‑
图5所示，柔性脊柱关节40呈链式布置，用于自动调节四足机器人100的落地姿态，包括：关节前部41、关节后部42、关节中部43、前扭簧44、后扭簧45、两个陀螺仪46、47以及两个电机48、49。
[0031]关节前部41呈圆盘状，通过第一电机48和第一联轴器410连接于前躯干10上。
[0032]关节后部42呈圆盘状，通过第二电机49和第二联轴器411连接于后躯干20上。
[0033]关节中部43设置于关节前部41与关节后部42之间，用于连接关节前部41与关节后部42，并与关节前部41之间以及与关节后部42之间转动连接，形成两个转动副，分别为前转动副与后转动副。
[0034]本实施例中，前转动副垂直于水平面，当四足机器人100在空中时处于弓背状态，此时，前扭簧44的扭转角为0
°
；后转动副平行于水平面，当四足机器人100静止时，前躯干10与后躯干20中心线共面并垂直于水平面，此时，后扭簧45的扭转角为0
°
。
[0035]前扭簧44设置于关节中部43与关节前部41的连接处。
[0036]后扭簧45设置于关节中部43与关节后部42的连接处。
[0037]本实施例中，前扭簧44的轴线平行于水平面，后扭簧45的轴线垂直于水平面，使得前扭簧44与后扭簧45之间相互配合旋转。
[0038]第一陀螺仪46和第二陀螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四足机器人的柔性脊柱关节，用于自动调节四足机器人的落地姿态，其特征在于，包括：关节前部，连接于所述四足机器人的前躯干上；关节后部，连接于所述四足机器人的后躯干上；关节中部，设置于所述关节前部与所述关节后部之间，并与所述关节前部之间以及与所述关节后部之间转动连接，形成两个转动副，分别为前转动副与后转动副；前扭簧，设置于所述关节中部与所述关节前部的连接处；后扭簧，设置于所述关节中部与所述关节后部的连接处；两个陀螺仪，分别固定前躯干的重心处以及所述后躯干的重心处，用于进行加速度检测，从而为所述四足机器人提供所述前躯干以及所述后躯干的空间位置反馈信号；以及两个电机，分别通过联轴器与所述关节前部以及所述关节后部连接，用于接收所述反馈信号，从而自动调整所述四足机器人的落地朝向，其中，所述前扭簧的轴线平行于水平面，所述后扭簧的轴线垂直于水平面，使得所述前扭簧与所述后扭簧之间相互配合旋转。2.根据权利要求1所述的四足机器人的柔性脊柱关节，其特征在于：其中，所述前转动副垂直于水平面，当所述四足机器人在空中时处于弓背状态，此时，所述前扭簧的扭转角为0
°

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炳晖，单键，陈人溢，刘玉麟，王慧楠，孙香婷，戴新宇，许炳，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：