【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种面向双足人形机器人的下肢结构体，更具体地说，是指一种主被动混合驱动型双足人形机器人下肢结构体。
技术介绍
1、在人口老龄化加剧和社会不断发展的背景下，人们对生活质量要求的不断提高与提供社会生产资料劳动力人口不足的矛盾问题越发显现。随着科技不断进步，使用机器人特别是人形机器人辅助或者代替人类完成工作成为解决上述问题的重要途径之一。人形机器人作为集人工智能、高端制造、新材料等先进技术的集大成者，将深刻变革人类生产生活方式，已成为科技竞争的新高地、未来产业的新赛道和经济发展的新引擎。对人形机器人开展研究具有重要的科研、工程及社会价值。
2、在人形机器人研究中，实现机器人的轻便紧凑、高效率和长续航具有重要意义。目前大多数人形机器人通常依赖电机提供驱动力，这对电机的效率、动态性和功率密度等性能提出了极高的要求。在轻便紧凑大力距电机和高效电池技术取得突破性进展之前，完全依赖电机驱动还难以满足高动态、高爆发和高精度等人形机器人运动性能的需求。液压驱动是双足人形机器人的另一种常见驱动方式，该方式功率/质量比大、动态性好、结构紧凑且驱动力更强，但该方式噪音大、功耗高，而且由于液压系统需要大量的管路、油箱等部件，占用空间较大，不利于轻量化设计，另外还存在安装维护难度大的问题。除上述两类驱动类型之外，也有研究者提出纯被动双足机器人方案。该类型机器人是在不采用能量驱动和主动控制的情况下,利用机器人自身的内在动力学特性,在重力作用下沿倾斜地面向下行走，能够获得自然、能效高、稳定的步态。但是由于没有驱动和控制系统,机器人的步态
技术实现思路
1、本专利技术提供一种主被动混合驱动型的双足人形机器人下肢结构体，解决现有电机和液压驱动型人形机器人难以兼顾轻便紧凑、高效率和长续航性能，而被动型人形机器人虽然无需外界能源驱动，但步态单一且灵敏度较低的问题。本专利技术主被动混合驱动双足人形机器人下肢结构体通过内嵌在下肢大小腿和背部连杆上的可调预紧力弹簧，并结合齿轮机构，实现运动过程中形成相应的力矩平衡机器人自身重力力矩。在此基础上，在关节上安装盘式电机，实现人形机器人关节驱动。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种主被动混合驱动型下肢双足机器人，包括髋部r、髋关节r、膝关节r、髋关节r、髋部l、髋关节l、膝关节l、踝关节l；
3、踝关节r包括踝关节调节电机(1)、第一电机支架(2)、第一轴承(3)、第一预紧力支架(4)、预紧力调节螺栓1(5)、第一预紧力调节滑块(6)、第二轴承(7)、第一预紧力前端支架(8)、踝关节外壳(9)、第一弹簧(10)、第一弹簧固定块(11)、第一滑杆滑块(12)、第一滑杆(13)、第一滑块(14)、预紧力调节块(15)、第二弹簧固定块(16)、第一滑轨(17)、第二弹簧(18)、第二滑轨(19)、第二滑块(20)、第三弹簧固定块(21)、第三轴承(22)、踝关节外齿条(23)、踝关节小齿轮(24)、第四轴承(25)、踝关节摇杆(26)、第一摇杆固定端盖(27)、第五轴承(28)、第一摇柄(29)、第六轴承(30)、第一摇杆端盖(31)、踝关节驱动电机(32)、踝关节驱动电机支架(33)、踝关节电机输出轴(34)、第七轴承(35)、平行长摇杆(36)、踝关节轴承支架(37)、平行短摇杆(38)、第八轴承(39)、第一平行摇杆端盖(40)、踝关节移动板(41)、第九轴承(42)、第一支撑轴端盖(43)、第十轴承(44)、踝关节支撑板(45)、踝关节齿轮轴端盖(46)、平行固定摇杆(47)、第十一轴承(48)、第二平行摇杆端盖(49)、第十二轴承(50)、踝关节支撑轴(51)、足部连接件(52)、足部连接件(53)；
4、足部连接件(52)下端与足部(53)固定连接，后外壳(140)上端与踝关节支撑板(45)固定连接；踝关节支撑轴(51)一端依次穿过第十二轴承(50)、踝关节支撑板(45)的下方孔位、第十轴承(44)与第一支撑轴端盖(43)配合，踝关节支撑轴(51)另一端与踝关节移动板(41)下端配合；踝关节齿轮轴端盖(46)一端与踝关节支撑板(45)上端配合，另一端穿过踝关节移动板(41)的上方弧形空隙、第三轴承(22)、踝关节小齿轮(24)、第四轴承(25)、踝关节摇杆(26)后与第一摇杆固定端盖(27)配合；平行固定摇杆(47)与踝关节支撑板(45)右侧的缺口配合；第二平行摇杆端盖(49)穿过第十一轴承(48)与平行固定摇杆(47)右侧孔位与平行长摇杆(36)下方孔位配合；第一平行摇杆端盖(40)穿过第九轴承(42)与平行短摇杆(38)右侧孔位与平行长摇杆(36)上方孔位配合；踝关节驱动电机(32)中间输出轴与踝关节电机输出轴(34)配合，踝关节驱动电机(32)外壳与踝关节驱动电机支架(33)配合连接；踝关节驱动电机支架(33)上端与踝关节移动板(41)配合；踝关节轴承支架(37)与踝关节驱动电机支架(33)固连；第七轴承(35)置于踝关节轴承支架(37)中；踝关节电机输出轴(34)依次穿过第七轴承(35)、踝关节轴承支架(37)、平行短摇杆(38)左侧八边形孔位、第八轴承(39)、踝关节移动板(41)中间孔位，与踝关节移动板(41)连接；关节外齿条(23)固定连接于踝关节移动板(41)弧形空隙上半部分；踝关节小齿轮(24)与踝关节外齿条(23)配合；踝关节摇杆(26)上方依次穿过第五轴承(28)、第一摇柄(29)、第六轴承(30)与第一摇杆端盖(31)配合；第一滑杆(13)下方与第一摇柄(29)相连，上方穿过滑杆第一滑块(12)孔位置于滑杆第一滑块(12)中心位置；第一滑杆滑块(12)左右分别穿过第一弹簧(10)、第二弹簧(18)与第一弹簧固定件(11)、第三弹簧固定件(21)配合；第一弹簧滑块(12)下方与第二滑块(20)配合；第二滑轨(19)安装在踝关节移动板(41)上；第二滑块(20)与第二滑轨(19)配合；第一预紧力调节块(15)两边穿过第一弹簧(10)、第二弹簧(18)分别与预紧力调节第一滑块(6)、第二弹簧固定块(16)配合；第一预紧力调节块(15)中间与第一预紧力调节螺栓(5)配合；第一预紧力前端支架(8)下方与踝关节移动板(41)固定连接；第三轴承(7)置于第一预紧力底座顶(8)中间；第一预紧力调节栓1(5)前端置于第二轴承(7)中；第一滑轨(17)固定于踝关节移动板(41)上；第一滑块(14)与第一滑轨(17)配合；第一预紧力调节块(15)固定在第一滑块(14)上；第一预紧力支架(4)固定在踝关节移动板(41)上面；第二轴承(3)置于第一预紧力支架(4)其中；第一预紧力调节螺栓(5)穿过第一预紧力调节块(15)与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种主被动混合驱动型下肢双足机器人，其特征在于：包括髋部R、髋关节R、膝关节R、髋关节R、髋部L、髋关节L、膝关节L、踝关节L；
2.根据权利要求1所述的主被动混合驱动型下肢双足机器人，其特征在于：所述踝关节R、膝关节R和髋关节R的工作模式一致，踝关节R在工作模式下，踝关节移动板(41)绕中心旋转，带动固定在踝关节主板(6)上的踝关节外齿条(23)旋转，踝关节小齿轮(24)与踝关节外齿条(23)啮合，踝关节小齿轮(24)转动并拉伸第一弹簧(10)、第二弹簧(18)，第一弹簧(10)、第二弹簧(18)产生弹簧力作用于踝关节小齿轮(24)轴，通过齿轮间的啮合，作用于踝关节移动板(41)，且越偏离零初始位置，第一弹簧(10)、第二弹簧(18)产生的弹簧力力矩越大；同时通过电机输出力矩补偿弹簧力矩使其拟合期望的人体关节力矩轨迹。
3.根据权利要求1所述的主被动混合驱动型下肢双足机器人，其特征在于：预紧力调节器处设置电机，根据情况对预紧力实时调整；能在不需要弹簧的情况下将预紧力调节器调至最高，使弹簧松弛。
4.根据权利要求1所述的主被动混合驱动型下肢
...【技术特征摘要】
1.一种主被动混合驱动型下肢双足机器人，其特征在于：包括髋部r、髋关节r、膝关节r、髋关节r、髋部l、髋关节l、膝关节l、踝关节l；
2.根据权利要求1所述的主被动混合驱动型下肢双足机器人，其特征在于：所述踝关节r、膝关节r和髋关节r的工作模式一致，踝关节r在工作模式下，踝关节移动板(41)绕中心旋转，带动固定在踝关节主板(6)上的踝关节外齿条(23)旋转，踝关节小齿轮(24)与踝关节外齿条(23)啮合，踝关节小齿轮(24)转动并拉伸第一弹簧(10)、第二弹簧(18)，第一弹簧(10)、第二弹簧(18)产生弹簧力作用于踝关节小齿轮(24)轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：周利波，沈博唯，陈芳，徐灵鹏，欧林林，禹鑫燚，魏岩，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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