基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿制造技术

本发明专利技术涉及基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿，包括基板；转动连接在基板上的大腿架；转动连接在大腿架上的小腿架；与小腿架同轴转动连接在大腿架上的吊臂；大腿驱动机构，包括设置在大腿架上的第一电机、连接在第一电机输出轴的第一绞盘、设置在基板上的第一定滑轮组以及缠绕第一绞盘的第一绳索；吊臂驱动机构，包括设置在大腿架上的第三电机、连接在第二电机输出轴的第三绞盘、设置在吊臂上的第二定滑轮组以及缠绕第三绞盘的第三绳索；小腿驱动机构，包括设置在小腿架上的第五电机、连接在第五电机的输出轴上的第五绞盘、设置在吊臂上的第一定滑轮组以及缠绕第五绞盘的第五绳索；与小腿架的第二端连接的足部。接的足部。接的足部。

【技术实现步骤摘要】
基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿


[0001]本专利技术涉及移动机器人
，尤其涉及基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿。

技术介绍

[0002]当前移动机器人的运动机构主要采用轮式机构、履带式机构、足式(或腿式)机构以及它们的复合机构等形式。然而，在航天航空或军事运输领域中，轮式机器人难以充分满足复杂环境条件下的应用需求，而且越障方面的表现极差。履带式机器人有较强的环境适应能力，但是能耗相当的大，使用范围也相当有限。因此，足式机器人就逐渐凸显出其优越性，对环境的要求较低，有较强的越障能力，能耗适中，但是运动控制方面具有一定的复杂性。
[0003]随着移动机器人技术的不断发展，足式机器人的种类颇多，如能够360度折叠的轻质量超长太空机械臂或应用于载物的液压驱动机械腿，但上述两种机械臂形式中，轻质量超长天空机械臂360度折叠的关节无法承受较大的剪切力，不适用于有重负载需求的机器人，而液压驱动机械腿，则体积和重量过大，越障能力差，且非纯电动而导致充能过程较为繁琐，仅能实现机器人慢速移动，这无疑极大的限制了足式机器人的应用场景。
[0004]考虑到复杂环境下负载作业的移动机器人系统的功能需求，在负载越障的同时可以保持一定的灵活移动速度，因此需要一种更加通用的机械腿结构，更便于实现越障和负载。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]本专利技术的技术方案为基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿，包括：基板；大腿架，所述大腿架的第一端转动连接所述基板上；小腿架，所述小腿架的第一端转动连接在大腿架的第二端上；吊臂，所述吊臂与小腿架的第一端同轴转动连接在大腿架的第二端上，且所述吊臂具有设置在大腿架第二端摆动方向两端的第一端和第二端；大腿驱动机构，所述大腿驱动机构包括设置在大腿架上的第一电机、连接在第一电机输出轴上的第一绞盘、分别设置在基板沿大腿架摆动方向的第一端和第二端上的第一定滑轮组以及缠绕所述第一绞盘的第一绳索，所述第一绳索的两端分别绕过基板第一端和第二端上的两第一定滑轮组并分别连接在大腿架第二端的摆动方向的两端上；吊臂驱动机构，所述吊臂驱动机构包括设置在大腿架上的第三电机、连接在第二电机输出轴上的第三绞盘、分别设置在吊臂的第一端和第二端上的第二定滑轮组以及缠绕所述第三绞盘的第三绳索，所述第三绳索的两端分别绕过吊臂第一端和第二端上的两第二定滑轮组并连接在大腿架第一端摆动的两侧上；小腿驱动机构，所述小腿驱动机构包括设置在小腿架上的第五电机、连接在第五电机的输出轴上的第五绞盘、分别设置在吊臂的第一端和第二端上的第一定滑
轮组以及缠绕所述第五绞盘的第五绳索，所述第五绳索的两端分别绕过吊臂的第一端和第二端上两第一定滑轮组并连接在小腿架第二端摆动的两侧上；足部，所述足部与小腿架的第二端连接；其中，所述小腿架的摆动方向与大腿架的摆动方向在同一平面上平行。
[0007]进一步，所述大腿驱动机构还包括：沿所述第一电机输出轴轴向设置在大腿架上的第一转轴；沿所述第一转轴轴向转动连接在第一转轴上的两个第一转盘；设置在所述大腿架上的第一弹性补偿动滑轮组；设置在所述大腿架上的第二转轴；转动设置在所述第二转轴上的第一转轮；所述第一绳索的第二端依次绕过第一转轮、靠近第一绞盘的第一转盘、第一弹性补偿动滑轮组、远离第一绞盘的第一转盘以及基板第一端上的第一定滑轮组并连接在大腿架第一端的摆动方向的一端上；其中，所述第一弹性补偿动滑轮组沿绳索的绕入方向往复运动，所述第一弹性补偿动滑轮组的轴向与第二电机输出轴的轴向垂直，所述第二转轴的轴向与第二电机输出轴的轴向垂直，所述第一定滑轮组的轴向与第二电机输出轴的轴向垂直；所述吊臂驱动机构还包括：沿所述第三电机输出轴轴向设置在大腿架上的第三转轴，沿所述第三转轴轴向分别转动连接在第三电机输出轴及第三转轴上的两个第二转盘；设置在所述大腿架上的第二弹性补偿动滑轮组；设置在所述大腿架上的第四转轴；转动设置在所述第四转轴上的第二转轮；所述第三绳索的第二端依次绕过第二转轮、第三电机输出轴上的第二转盘、第二弹性补偿动滑轮组、第三转轴上的第二转盘以及吊臂第二端上的第二定滑轮组并连接在大腿架第一端的摆动方向的一端上；其中，所述第二弹性补偿动滑轮组沿绳索的绕入方向往复运动，所述第二弹性补偿动滑轮组的轴向与第三电机输出轴的轴向垂直，所述第四转轴的轴向与第三电机输出轴的轴向垂直，所述第二定滑轮组的轴向与第三电机输出轴的轴向垂直；所述小腿驱动机构还包括：沿所述第五电机输出轴轴向设置在小腿架上的第五转轴；沿所述第五电机输出轴轴向转动连接在第五转轴上的两个第三转盘；设置在所述小腿架上的第一弹性补偿动滑轮组；设置在所述小腿架上的第六转轴；转动设置在第六转轴上的所述第三转轮；所述第五绳索的第二端依次绕过第三转轮、靠近第五绞盘的第三转盘、第一弹性补偿动滑轮组、远离第五绞盘的第三转盘以及吊臂第二端上的第一定滑轮组并连接在小腿架第二端的摆动方向的一端上；其中，所述第一弹性补偿动滑轮组沿绳索的绕入方向往复运动，所述第一弹性补偿动滑轮组的轴向与第五电机输出轴的轴向垂直，所述第六转轴的轴向与第五电机输出轴的轴向垂直，所述第一定滑轮组的轴向与第五电机输出轴的轴向垂直。
[0008]进一步，所述第一定滑轮组包括：分别连接在基板和吊臂上的第一定滑轮支架；转动设置在所述第一定滑轮支架上的第一定滑轮；所述第一弹性补偿动滑轮组包括：连接在大腿架上的第一连接块；通过第一弹簧与所述第一连接块连接的第一动滑轮支架；以及，转动连接在所述第一动滑轮支架上的第一动滑轮；所述第二定滑轮组包括：连接在所述吊臂上的第二定滑轮支架；转动设置在所述第二定滑轮支架上的第二定滑轮；所述第二弹性补偿动滑轮组包括：连接在所述大腿架上的第二连接块；通过第二弹簧与所述第二连接块连接的第二动滑轮支架；转动设置在所述第二动滑轮支架上的第二动滑轮。
[0009]进一步，所述基板的第一端和第二端上分别设置有滑轮座，所述滑轮座上设置有第一滑轮轴；所述吊臂的第一端和第二端上分别设置有第二滑轮轴；其中，所述第一滑轮轴的轴向和大腿架的摆动轴同向，所述第二滑轮轴的轴向与小腿架的摆动轴同向；其中，所述第一滑轮轴上环设有第一环槽；所述第二滑轮轴上环设有第二环槽，所述第一定滑轮支架
通过第一环部与第一滑轮轴上的第一环槽或第二滑轮轴上的第二环槽转动连接，所述第二定滑轮支架通过第二环部与第二滑轮轴上的第二环槽转动连接。
[0010]进一步，所述第一定滑轮的直径与第一绞盘和远离第一绞盘的第一转盘之间的距离相等或第一定滑轮的直径与第五绞盘和远离第五绞盘的第三转盘之间的距离相等；所述第一动滑轮的直径与两个第一转盘或两个第三转盘之间的距离相等；所述第二定滑轮沿所述第二滑轮轴的轴向设置有两个，两个所述第二定滑轮沿第二滑轮轴的轴向的外周距离与第三绞盘和远离第三绞盘的第二转盘之间的距离相等；所述第二动滑轮的沿所述大腿架摆动轴向设置有两个，两个所述第二动滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿，其特征在于，包括：基板(100)；大腿架(200)，所述大腿架(200)的第一端转动连接所述基板(100)上；小腿架(300)，所述小腿架(300)的第一端转动连接在大腿架(200)的第二端上；吊臂(400)，所述吊臂(400)与小腿架(300)的第一端同轴转动连接在大腿架(200)的第二端上，且所述吊臂(400)具有设置在大腿架(200)第二端摆动方向两端的第一端和第二端；大腿驱动机构(500)，所述大腿驱动机构(500)包括设置在大腿架(200)上的第一电机(510)、连接在第一电机(510)输出轴上的第一绞盘(520)、分别设置在基板(100)沿大腿架(200)摆动方向的第一端和第二端上的第一定滑轮组(550)以及缠绕所述第一绞盘(520)的第一绳索(540)，所述第一绳索(540)的两端分别绕过基板(100)第一端和第二端上的两第一定滑轮组(550)并分别连接在大腿架(200)第二端的摆动方向的两端上；吊臂驱动机构(600)，所述吊臂驱动机构(600)包括设置在大腿架(200)上的第三电机(610)、连接在第二电机(570)输出轴上的第三绞盘(620)、分别设置在吊臂(400)的第一端和第二端上的第二定滑轮组(650)以及缠绕所述第三绞盘(620)的第三绳索(640)，所述第三绳索(640)的两端分别绕过吊臂(400)第一端和第二端上的两第二定滑轮组(650)并连接在大腿架(200)第一端摆动的两侧上；小腿驱动机构(700)，所述小腿驱动机构(700)包括设置在小腿架(300)上的第五电机(710)、连接在第五电机(710)的输出轴上的第五绞盘(720)、分别设置在吊臂(400)的第一端和第二端上的第一定滑轮组(550)以及缠绕所述第五绞盘(720)的第五绳索(740)，所述第五绳索(740)的两端分别绕过吊臂(400)的第一端和第二端上两第一定滑轮组(550)并连接在小腿架(300)第二端摆动的两侧上；足部(900)，所述足部(900)与小腿架(300)的第二端连接；其中，所述小腿架(300)的摆动方向与大腿架(200)的摆动方向在同一平面上平行。2.根据权利要求1所述的基于吊臂合页式关节的电机与补偿机构混合驱动绳驱机械腿，其特征在于，所述大腿驱动机构(500)还包括：沿所述第一电机(510)输出轴轴向设置在大腿架(200)上的第一转轴(591)；沿所述第一转轴(591)轴向转动连接在第一转轴(591)上的两个第一转盘(530)；设置在所述大腿架(200)上的第一弹性补偿动滑轮组(560)；设置在所述大腿架(200)上的第二转轴(592)；转动设置在所述第二转轴(592)上的第一转轮(593)；所述第一绳索(540)的第二端依次绕过第一转轮(593)、靠近第一绞盘(520)的第一转盘(530)、第一弹性补偿动滑轮组(560)、远离第一绞盘(520)的第一转盘(530)以及基板(100)第一端上的第一定滑轮组(550)并连接在大腿架(200)第一端的摆动方向的一端上；其中，所述第一弹性补偿动滑轮组(560)沿绳索的绕入方向往复运动，所述第一弹性补偿动滑轮组(560)的轴向与第二电机(570)输出轴的轴向垂直，所述第二转轴(592)的轴向与第二电机(570)输出轴的轴向垂直，所述第一定滑轮组(550)的轴向与第二电机(570)输出轴的轴向垂直；所述吊臂驱动机构(600)还包括：
沿所述第三电机(610)输出轴轴向设置在大腿架(200)上的第三转轴(691)，沿所述第三转轴(691)轴向分别转动连接在第三电机(610)输出轴及第三转轴(691)上的两个第二转盘(630)；设置在所述大腿架(200)上的第二弹性补偿动滑轮组(660)；设置在所述大腿架(200)上的第四转轴(692)；转动设置在所述第四转轴(692)上的第二转轮(693)；所述第三绳索(640)的第二端依次绕过第二转轮(693)、第三电机(610)输出轴上的第二转盘(630)、第二弹性补偿动滑轮组(660)、第三转轴(691)上的第二转盘(630)以及吊臂(400)第二端上的第二定滑轮组(650)并连接在大腿架(200)第一端的摆动方向的一端上；其中，所述第二弹性补偿动滑轮组(660)沿绳索的绕入方向往复运动，所述第二弹性补偿动滑轮组(660)的轴向与第三电机(610)输出轴的轴向垂直，所述第四转轴(692)的轴向与第三电机(610)输出轴的轴向垂直，所述第二定滑轮组(650)的轴向与第三电机(610)输出轴的轴向垂直；所述小腿驱动机构(700)还包括：沿所述第五电机(710)输出轴轴向设置在小腿架(300)上的第五转轴(770)；沿所述第五电机(710)输出轴轴向转动连接在第五转轴(770)上的两个第三转盘(730)；设置在所述小腿架(300)上的第一弹性补偿动滑轮组(560)；设置在所述小腿架(300)上的第六转轴(780)；转动设置在第六转轴(780)上的所述第三转轮(790)；所述第五绳索(740)的第二端依次绕过第三转轮(790)、靠近第五绞盘(720)的第三转盘(730)、第一弹性补偿动滑轮组(560)、远离第五绞盘(720)的第三转盘(730)以及吊臂(400)第二端上的第一定滑轮组(550)并连接在小腿架(300)第二端的摆动方向的一端上；其中，所述第一弹性补偿动滑轮组(560)沿绳索的绕入方向往复运动，所述第一弹性补偿动滑轮组(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，张重阳，闫磊，杨逸南，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：