一种机器人的机身制造技术

一种机器人的机身，包括前机身、后机身和连接脊椎。连接脊椎由第一脊椎连杆、多节脊椎连杆、过渡件和末端脊椎连杆依次铰接而成。前机身的两个前腿连接块通过两对上摆臂和两对下摆臂与箱体连接。两个前机身减振器的两端分别与箱体和前腿连接块连接。后机身三角架的两端分别与机器人的两个后腿连接块固连。前机身与后机身之间通过连接脊椎。本实用新型专利技术通过仿猫科动物的身体结构，提出了一种带有腰身自由度、具有很强的腿部与腰部的连接柔性和腰身柔性的仿生四足机器人的机身，增强了机器人腿部与机身的连接柔性，有利于四足机器人在行走、奔跑、跳跃过程中自身姿态的调节，增强了机器人腰身的灵活性，使四足机器人的腰身与腿部具有更强的协调性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人领域，具体是一种仿生四足机器人的机身。
技术介绍
四足机器人比两足、三足机器人稳定，比六足机器人结构简单，运动机能灵活，有较强的承载能力，在抢险救灾、军事领域以及生活娱乐方面有很好的应用前景。机器人的机械结构在很大程度上限制了四足机器人的发展。在机器人机械结构方面，机身的柔性不足问题限制了机器人的行走、奔跑、跳跃和翻滚等功能，影响机器人的灵敏性、稳定性和适应性。目前，国外具有代表性的仿生四足机器人有日本SiigeoHirose实验室研制的TITAN系列、日本电气通信大学研制的具有宠物狗外形的机器人Telcken系列和美国研制的BigDog， 但这些机器人的柔性主要表现在它们的腿部柔性，腰身是刚性结构，机身柔性和髋部柔性不足，限制了机器人的收缩、扭转、翻滚、摔倒再站立等功能的实现。宾利法尼亚大学的最新科研成果RISE V3四足机器人可以在陆地上疾行，也可以在大树或柱子上快速爬行；它具有一个腰身自由度，用来调整爬行过程中的姿势，但是他的腰身只有在竖直面内的转动，没有水平面内的转动，且腿部与机身之间的柔性不足。韩国国立庆北大学发表了一篇名为((Discontinuous Spinning Gait ofa Quadruped Walking Robot with Waist-Joint》的论文，论文中提出的一种四足机器人具有一个腰身关节，可以在水平面内转动，有利于机器人运动时运动方向的改变和运动姿态的调整；但其竖直面内没有旋转自由度，且髋部柔性也不足。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的机身柔性和髋部柔性不足，限制了机器人的收缩、扭转、 翻滚、摔倒再站立功能的不足，本专利技术提出了一种机器人的机身。本专利技术包括前机身、后机身和连接脊椎，其中，前机身包括箱体、两个前机身减振器、前腿连接块、上摆臂和下摆臂；后机身包括三角架、后机身减振器和后腿连接块；连接脊椎包括第一脊椎连杆、2n+2个扭簧、η个脊椎连杆、末端脊椎连杆和n+1个过渡件，并由第一脊椎连杆、多节脊椎连杆和末端脊椎连杆依次铰接而成；前机身的两个前腿连接块位于箱体的两侧，并通过两对上摆臂和两对下摆臂与箱体连接；两个前机身减振器分别位于箱体的两侧，并且该前机身减振器4的两端分别与箱体和前腿连接块连接；第一连接脊椎固定安装在箱体与后机身相对的表面中心处；后机身的三角架顶角的连接头与末端脊椎连杆铰接，三角架底边的两端分别与机器人的两个后腿连接块固连；后机身减震器的一端与末端脊椎连杆一端的后机身减震器安装孔铰接，后机身减震器的另一端与三角架底边中心处的双耳片铰接。所述的两对上摆臂的一端分别铰接在箱体两端端面上部，两对上摆臂的另一端分别铰接在前腿连接块内侧表面的上部；两对下摆臂的一端分别铰接在箱体两端端面下部， 两对下摆臂的另一端分别铰接在前腿连接块内侧表面的下部；两个前机身减振器的一端分别铰接在箱体上的各对上摆臂之间，两个前机身减振器的另一端分别铰接在前腿连接块内侧表面上的各对下摆臂之间。所述的脊椎连杆有η个；脊椎连杆内孔的孔径大于过渡件的外径；扭簧有2η+2 个；过渡件有η+1个，并且所述的η为自然数；该过渡件的内径大于扭簧的长度；第一脊椎连杆的内孔的孔径大于过渡件的外径；第一脊椎连杆一端的壳体上有一对过渡件的安装孔；末端脊椎连杆的内孔的孔径大于过渡件的外径；末端脊椎连杆一端的壳体上有一对过渡件的安装孔，末端脊椎连杆靠近过渡件的安装孔的表面上有三角架的连接孔，并且过渡件的安装孔和三角架的安装孔垂直；末端脊椎连杆的另一端的表面有后机身减震器的连接孔，并且减震器的连接孔与三角架的安装孔处于同一表面；所述的后机身的三角架的顶角的连接头内孔与末端脊椎连杆上的三角架的安装孔铰接；将后机身减震器的一端装入末端脊椎连杆上的后机身减震器连接孔内；将后机身减震器的另一端与三角架底边的中心处的双耳片铰接。所述的上摆臂和下摆臂的结构形状相同，均由一根斜杆和位于该斜杆两端的连接头组成；所述的连接头外圆表面均加工有两个相互垂直的平面，并由两个相互垂直的平面的夹角形成了限位夹角，并且同一个上摆臂或下摆臂两端的夹角方向相反。所述的上摆臂、 下摆臂、箱体的一个侧边和前腿连接块的一个侧边之间组成平行四边形。所述的脊椎连杆两端的壳体上分别有两个弧形凹槽，两个弧形凹槽均自脊椎连杆两端壳体的端面沿脊椎连杆壳体延伸，并对称的分布在脊椎连杆的圆周上；脊椎连杆两端的两个弧形凹槽分布在不同的脊椎连杆的圆周上，并且相互垂直；两个弧形凹槽之间的脊椎连杆壳体上分别有通孔，形成了一对同心的过渡件安装孔，并且脊椎连杆两端的过渡件的安装孔亦分布在不同的脊椎连杆的圆周上，并且相互垂直。所述过渡件的结构外和脊椎连杆的结构相同；过渡件外径小于脊椎连杆的内径， 过渡件的内径大于扭簧的长度。装配连接脊椎时，将第一个过渡件的一端装入第一脊椎连杆内孔中，并通过连接销将第一脊椎连杆和第一个过渡件铰接；分别将其余各过渡件的两端装入各脊椎连杆两端内，并通过连接销将各脊椎连杆和各过渡件铰接；将最后一个过渡件的一端装入末端脊椎连杆中，并通过连接销铰接；将各扭簧分别套装在各连接销上，并使各连接扭簧的一端伸出端紧贴于过渡件的内壁，另一端伸出端紧贴于脊椎连杆的内壁。三角架的顶角的连接头为圆形，其上的内孔径与末端脊椎连杆的三角架的安装孔的孔径相同；三角架顶角的连接头面向箱体的方向设有限位板。本专利技术通过仿猫科动物的身体结构，提出了一种带有腰身自由度、具有很强的腿部与腰部的连接柔性和腰身柔性的仿生四足机器人的机身，增强了机器人腿部与机身的连接柔性，利用减振器的消振作用缓冲了由于地面不平等外部环境带来的对机器人腿部冲击；而机器人的腰身采用脊椎连杆连接，使机器人可以左右和上下旋转，使机器人可以实现收缩，扭转和翻滚。因此本专利技术设计的机身结构有利于四足机器人在行走、奔跑、跳跃过程中自身姿态的调节，更有利于各种运动方式的实现，增强了机器人腰身的灵活性，使四足机器人的腰身与腿部具有更强的协调性。附图说明图1为仿生四足机器人机身的结构示意图。图2为前机身的结构示意图。图3为连接前腿连接块2和箱体5的摆臂的结构示意图。图4为图3的俯视图。图5为图3的左视图。图6为脊椎连杆9和过渡件14连接前的示意图。图7为脊椎连杆9和过渡件14连接后的示意图。图8为脊椎连杆9的三维结构示意图。图9为脊椎连杆9的俯视图。图10为仿生四足机器人的末端脊椎连杆10的结构示意图。图11为仿生四足机器人后机身的结构示意图。图12为三角架限位板16的结构示意图。图中1.下摆臂2.前腿连接块3.上摆臂4.前机身减振器 5.箱体6.第一脊椎连杆7.连接销8.扭簧9.脊椎连杆 10.末端脊椎连杆11.三角架 12.后机身减振器13.后腿连接块 14.过渡件 15.连接头16.三角架限位板具体实施方式本实施例是一种仿生四足机器人的机身。包括前机身、后机身和连接脊椎。前机身包括箱体5、两个前机身减振器4、两个前腿连接块2、两对上摆臂3和两对下摆臂1。后机身包括三角架11、前机身减振器12和后腿连接块13。连接脊椎包括第一脊椎连杆6、10 个扭簧8、4节脊椎连杆9、末端脊椎连杆10和5个过渡件14，并由第一脊椎连杆6、4节脊椎连杆9和末端脊椎连杆10依次铰接而成。前机身的两个前腿连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种机器人的机身，包括前机身、后机身和连接脊椎，其特征在于，前机身包括箱体（５）、两个前机身减振器（４）、前腿连接块（２）、上摆臂（３）和下摆臂（１）；后机身包括三角架（１１）、后机身减振器（１２）和后腿连接块（１３）；连接脊椎包括第一脊椎连杆（６）、２ｎ＋２个扭簧（８）、ｎ个脊椎连杆（９）、末端脊椎连杆（１０）和ｎ＋１个过渡件（１４），并由第一脊椎连杆（６）、多节脊椎连杆（９）和末端脊椎连杆（１０）依次铰接而成；前机身的两个前腿连接块（２）位于箱体（５）的两侧，并通过两对上摆臂（３）和两对下摆臂（１）与箱体（５）连接；两个前机身减振器（４）分别位于箱体（５）的两侧，并且该前机身减振器（４）的两端分别与箱体（５）和前腿连接块（２）连接；第一连接脊椎６固定安装在箱体（５）与后机身相对的表面中心处；后机身的三角架（１１）顶角的连接头与末端脊椎连杆（１０）铰接，三角架（１１）底边的两端分别与机器人的两个后腿连接块（１３）固连；后机身减震器（１２）的一端与末端脊椎连杆（１０）一端的后机身减震器（１２）安装孔铰接，后机身减震器（１２）的另一端与三角架（１１）底边中心处的双耳片铰接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯华山，翟明敏，于薇薇，王润孝，秦现生，谭小群，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：87