一种四关节足式机器人仿生腿制造技术

本发明专利技术公开了一种四关节足式机器人仿生腿，该仿生腿包括侧展电机、大腿杆、小腿杆、足端杆、膝关节电机、踝关节电机以及前摆电机；侧展电机的输出轴与前摆电机的外壳固定连接；前摆电机的输出轴与膝关节电机的外壳固定连接；膝关节电机和踝关节电机的外壳固定连接；大腿杆的顶端固定连接于膝关节电机的外壳，底端与三角板和小腿杆的顶端同轴铰接形成复合转动副；第二连杆铰接于膝关节曲柄与小腿杆之间；第一连杆铰接于踝关节曲柄和之间；小腿杆的底端与足端杆的顶端铰接形成转动副；第三连杆铰接于三角板与足端杆之间。上述仿生腿采用电机上置、连杆传动的结构，能够大幅减小仿生腿的转动惯量，利于机器人控制。利于机器人控制。利于机器人控制。

【技术实现步骤摘要】
一种四关节足式机器人仿生腿


[0001]本专利技术涉及足式机器人
，具体涉及一种四关节足式机器人仿生腿。

技术介绍

[0002]机器人技术在近代以来在人类生产生活中扮演着越来越重要的地位，各种形式的机器人帮助人们减轻了工作强度，降低了工作风险，拓展了认知界限。其中，地面移动机器人作为其中一个分支，肩负了替人类驼负重物，替人类深入危险场地探查等任务。在面对这类任务时，往往都面临着未知的地形。足式机器人以其更为接近自然生物的移动方式，强大的地形适应能力，近年来逐渐成为研究热点。而作为足式机器人最为重要的动作执行部件，腿部结构直接影响着足式机器人的整体性能。但是，现有足式机器人具有因腿部转动惯量大而存在不利于控制的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种四关节足式机器人仿生腿，该仿生腿采用电机上置、连杆传动的结构，能够大幅减小仿生腿的转动惯量，利于机器人控制。
[0004]本专利技术采用以下具体技术方案：
[0005]一种四关节足式机器人仿生腿，该仿生腿包括侧展电机、第一连杆、大腿杆、第二连杆、三角板、小腿杆、第三连杆、足端杆、膝关节电机、膝关节曲柄、踝关节电机、前摆电机以及踝关节曲柄；
[0006]所述侧展电机的外壳固定连接于机器人的机身框架，所述侧展电机的输出轴与所述前摆电机的外壳固定连接，用于驱动所述前摆电机摆动；
[0007]所述前摆电机的输出轴与所述膝关节电机的外壳固定连接；
[0008]所述膝关节电机的外壳和所述踝关节电机的外壳固定连接；
[0009]所述大腿杆的顶端固定连接于所述膝关节电机的外壳，底端与所述三角板和所述小腿杆的顶端同轴铰接形成复合转动副；
[0010]所述膝关节电机的输出轴固定连接有所述膝关节曲柄；
[0011]所述第二连杆铰接于所述膝关节曲柄与所述小腿杆之间；
[0012]所述踝关节电机的输出轴固定连接有所述踝关节曲柄；
[0013]所述第一连杆的顶端与所述踝关节曲柄铰接形成转动副，底端与所述三角板铰接形成转动副；
[0014]所述小腿杆的底端与所述足端杆的顶端铰接形成转动副；
[0015]所述第三连杆的顶端与所述三角板铰接形成转动副，底端与所述足端杆的顶端铰接形成转动副；
[0016]所述第一连杆、所述大腿杆以及所述第三连杆分别连接于所述三角板的三个顶点。
[0017]更进一步地，还包括连轴杆；
[0018]所述连轴杆的一端与所述第一连杆的底端固定连接，另一端与所述三角板铰接形成转动副。
[0019]更进一步地，还包括前摆电机框；
[0020]所述侧展电机的输出轴与所述前摆电机框固定连接；
[0021]所述前摆电机框内固定安装有所述前摆电机。
[0022]更进一步地，还包括用于将所述膝关节电机的外壳和所述踝关节电机的外壳固定连接在一起的电机连接杆。
[0023]更进一步地，所述侧展电机的输出轴与所述前摆电机的输出轴共面且垂直设置。
[0024]更进一步地，所述膝关节电机的输出轴、所述踝关节电机的输出轴以及所述前摆电机的输出轴之间平行设置。
[0025]更进一步地，所述膝关节电机的输出轴、所述踝关节电机的输出轴以及所述前摆电机的输出轴之间同轴设置。
[0026]有益效果：
[0027]本专利技术的四关节足式机器人仿生腿包括侧展电机、大腿杆、小腿杆、足端杆、膝关节电机、踝关节电机以及前摆电机，大腿杆、小腿杆以及足端杆依次连接形成腿部支承结构，并形成侧展关节、前摆关节、膝关节以及踝关节四处活动部位，且均为主动关节，与现有足式机器人相比，通过关节数量的增加扩大了腿部结构足端的工作空间，提高了足式机器人的适应性，同时采用电机上置和连杆传动的结构形式及传动方案，使仿生腿的转动惯量大幅减小，利于机器人控制，解决了现有足式机器人具有因腿部转动惯量大而存在不利于控制的问题。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的四关节足式机器人仿生腿的正侧图；
[0029]图2为图1中四关节足式机器人仿生腿的一个角度的结构示意图；
[0030]图3为图1中四关节足式机器人仿生腿的另一个角度的结构示意图。
[0031]其中，1
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侧展电机，2
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第一连杆，3
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大腿杆，4
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第二连杆，5
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三角板，6
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小腿杆，7
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第三连杆，8
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足端杆，9
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电机连接杆，10
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膝关节电机，11
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膝关节曲柄，12
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踝关节电机，13
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连轴杆，14
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前摆电机框，15
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前摆电机，16
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踝关节曲柄
具体实施方式
[0032]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0033]参考图1、图2和图3，本专利技术实施例提供了一种四关节足式机器人仿生腿，该仿生腿包括侧展电机1、第一连杆2、大腿杆3、第二连杆4、三角板5、小腿杆6、第三连杆7、足端杆8、膝关节电机10、膝关节曲柄11、踝关节电机12、前摆电机15以及踝关节曲柄16；如图1结构所示，侧展电机1、膝关节电机10、踝关节电机12以及前摆电机15均设置于仿生腿的顶部，而大腿杆3、小腿杆6、第一连杆2、第二连杆4、三角板5、第三连杆7以及足端杆8均位于各电机的下侧；其中：
[0034]侧展电机1的外壳固定连接于机器人的机身框架，侧展电机1的输出轴与前摆电机15的外壳固定连接，用于驱动前摆电机15摆动；在工作时，仿生腿通过侧展电机1的外壳固
定安装于机器人的机身框架，通过仿生腿实现机器人的支承和行走；侧展电机1用于驱动前摆电机15摆动，使仿生腿朝向机器人的一侧展开，实现机器人的横向位移；
[0035]前摆电机15的输出轴与膝关节电机10的外壳固定连接；前摆电机15用于驱动膝关节电机10摆动，使仿生腿朝向机器人的前侧或后侧移动，实现机器人的前进或后退；
[0036]膝关节电机10的外壳和踝关节电机12的外壳固定连接，使得膝关节电机10和踝关节电机12在整体上能够在前摆电机15或侧展电机1的驱动下作为整体进行动作；
[0037]大腿杆3的顶端固定连接于膝关节电机10的外壳，底端与三角板5和小腿杆6的顶端同轴铰接形成复合转动副，使得大腿杆3和小腿杆6能够相对转动；
[0038]膝关节电机10的输出轴固定连接有膝关节曲柄11，膝关节曲柄11能够与膝关节电机10的输出轴同步转动，膝关节电机10用于驱动膝关节曲柄11转动；
[0039]第二连杆4铰接于膝关节曲柄11与小腿杆6之间，第二连杆4用于在膝关节电机10的驱动下控制小腿杆6动作；
[0040]如图3结构所示，踝关节电机12的输出轴固定连接有踝关节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四关节足式机器人仿生腿，其特征在于，包括侧展电机、第一连杆、大腿杆、第二连杆、三角板、小腿杆、第三连杆、足端杆、膝关节电机、膝关节曲柄、踝关节电机、前摆电机以及踝关节曲柄；所述侧展电机的外壳固定连接于机器人的机身框架，所述侧展电机的输出轴与所述前摆电机的外壳固定连接，用于驱动所述前摆电机摆动；所述前摆电机的输出轴与所述膝关节电机的外壳固定连接；所述膝关节电机的外壳和所述踝关节电机的外壳固定连接；所述大腿杆的顶端固定连接于所述膝关节电机的外壳，底端与所述三角板和所述小腿杆的顶端同轴铰接形成复合转动副；所述膝关节电机的输出轴固定连接有所述膝关节曲柄；所述第二连杆铰接于所述膝关节曲柄与所述小腿杆之间；所述踝关节电机的输出轴固定连接有所述踝关节曲柄；所述第一连杆的顶端与所述踝关节曲柄铰接形成转动副，底端与所述三角板铰接形成转动副；所述小腿杆的底端与所述足端杆的顶端铰接形成转动副；所述第三连杆的顶端与所述三角板铰接形成转动副，底端与所述足端杆的顶端铰接形成转动副；所述第一连杆、所述大腿杆以及所述第三连杆分别连接于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志瑞，邱天奇，党睿娜，江磊，苏波，许威，邢伯阳，刘宇飞，梁振杰，幕林栋，赵建新，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：