仿生机械恐龙制造技术

本实用新型专利技术公开了一种仿生机械恐龙，包括躯干部以及连接在所述躯干部上的头颈部、尾部和四条机械腿，所述头颈部和尾部上分别设有实现颈部和尾部转动的第一机械关节，每一条所述机械腿包括依次连接的髋关节、大腿关节和小腿关节，所述髋关节、大腿关节和小腿关节包括用于改变机械腿与躯干部、髋关节与大腿关节以及大腿关节与小腿关节角度的第二机械关节。本实用新型专利技术腿部增加了髋关节，颈部和尾部可以全方位转动，从而在行走过程中，可以通过躯体的左、右倾斜和摇头、摆尾的相互配合进行重心调整，大大提高了大型四足仿生机械恐龙的行走稳定性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及四足机器人，具体涉及仿生机械恐龙。技术背景机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门高新技术，它综合了机械、微电子与计算机、自动控制、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，是机电一体化技术的典型载体。大型四足仿生机械恐龙是四足步行机器人的一种重要应用，广泛应用于娱乐、影视等领域。大型四足仿生机械恐龙的基本要求是要具备与实际恐龙关节一致的腿部关节，能够灵活的实现迈腿动作；同时脖子、尾巴和嘴巴都可实现自由的运动。因此，实现上述功能的大型四足仿生机械恐龙实际上是一个多变量、强耦合、非线性和时变的复杂动力学系统。众所周知，行走稳定性是四足机器人研制的难点和核心，稳定性决定了四足机器人研制的成败。目前，虽然可以通过安装各类传感设备，例如陀螺仪、倾角计、重心传感器等提高步态稳定性，但是还没有达到理想的效果。对于真实的恐龙，由于头尾部的重量较大，在行走过程中，重心的调整不仅靠四肢的配合实现，同时，躯体的左、右倾斜和摇头、摆尾的相互配合也起着非常重要的作用，因此，对于大型四足仿生机械恐龙而言，机械结构的设计至关重要，尤其是腿部关节和头颈部、尾部关节的结构。当前四足机器人均没有考虑到头尾部重量对行走稳定性的影响，其机械结构普遍存在以下一些缺陷(I)腿部关节只有大腿关节和小腿关节两个自由度，这种结构只能实现抬腿、落腿动作，不能使躯体侧倾，无法协助进行稳定性调节；(2)头颈部和尾部至多只有一个自由度，主要是在静止状态下实现俯仰动作。不能实现全方位的摇头、摆尾，以协助进行稳定性调节。有鉴于此，需要对大型四足仿生机械恐龙的机械结构进行优化设计，使其具有结构简单，重量轻，能够实现多种复杂的动作，并且方便进行重心调整，从而提高大型四足仿生机械恐龙的行走稳定性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是解决如何简化大型四足仿生机械恐龙的机械结构，提高行走稳定性的问题。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是提供一种仿生机械恐龙，包括躯干部以及连接在所述躯干部上的头颈部、尾部和四条机械腿，所述头颈部和尾部上分别设有实现颈部和尾部全方位转动的第一机械关节，每一条所述机械腿包括依次连接的髋关节、大腿关节和小腿关节，所述髋关节、大腿关节和小腿关节分别包括用于改变机械腿与躯干部、髋关节与大腿关节以及大腿关节与小腿关节之间角度的第二机械关节。在上述方案中，所述第一机械关节包括颈部第一支架和颈部第二支架，所述颈部第一支架上固定设有颈部第一电机和颈部转轴，所述颈部第一电机与所述颈部转轴的轴线垂直但不相交，且所述颈部第一电机的电机轴上固定有用于连接嘴巴或加长尾杆的连接件；所述颈部第二支架上固定设有颈部第二电机，所述颈部第二电机与所述颈部转轴的轴线平行，所述颈部转轴转动设置在所述颈部第二支架上，且所述颈部转轴的一端穿出所述第二支架后固定设有颈部第一齿轮；所述颈部第一、第二电机的轴线相互垂直，所述颈部第二电机的电机轴上设有颈部第二齿轮，所述颈部第一、第二齿轮哨合。在上述方案中，所述头颈部还包括实现嘴巴张合的第三机械关节，所述第三机械关节包括下颚部和转动设置在所述下颚部上的上颚部，所述下颚部上固定有嘴部伺服电机，所述嘴部伺服电机的输出轴上固定设有下颚第一齿轮，所述上颚部上固定设有上颚第一齿轮，所述上颚第一齿轮与所述下颚第一齿轮啮合；所述下颚部通过所述连接件与所述颈部第一支架固定。在上述方案中，所述第二机械关节包括机械腿第一支架和机械腿第二支架，所述机械腿第一支架包括第一、第二侧板以及腿部伺服电机，所述第一、第二侧板平行设置，所 述腿部伺服电机固定在所述第一、第二侧板之间，所述腿部伺服电机的输出端固定连接一个蜗杆；所述机械腿第二支架的一端固定设有腿部转轴，所述第一、第二侧板的一端分别转动设置在所述腿部转轴的两端，所述腿部转轴的中部固定设有腿部蜗轮，所述腿部蜗轮与所述蜗杆啮合；所述大腿关节和小腿关节的腿部转轴轴线平行，且各自的腿部伺服电机的轴线方向沿机械腿的纵向设置；所述髋关节的腿部转轴轴线与所述大腿关节的腿部转轴轴线垂直，且髋关节中的腿部伺服电机轴线朝向所述躯干部的内部。在上述方案中，所述腿部蜗轮具有一个轴套部和一个齿部，所述齿部为扇形不完全蜗轮，并通过扇形连接部与所述轴套部连接，所述扇形连接部的厚度小于齿部的厚度，且沿周向均布设有多个通孔。在上述方案中，所述腿部转轴的两端分别设有滚动轴承，所述滚动轴承的两侧分别设有第一、二挡板，所述第一、第二侧板的一端分别套装在所述滚动轴承上并通过所述第一、第二挡板轴向限位。在上述方案中，所述第一、第二侧板的一端具有一个弧形凸出部，另一端具有一个与所述弧形凸出部相适配的弧形凹陷部，所述弧形凸出部的一侧设有一个矩形凸出部，所述腿部伺服电机倾斜设置且固定在所述矩形凸出部上。在上述方案中，所述大腿关节和小腿关节中的腿部伺服电机均位于相应关节中的腿部蜗轮下方。在上述方案中，所述躯干部包括构成躯干外形的躯干支架以及固定在所述躯干支架上的承重支架，所述承重支架包括左前、右前、左后、右后方盒，所述左前、右前、左后、右后方盒单面敞口，且敞口方向朝外，所述左前、右前方盒通过前连接杆固定连接，所述左后、右后方盒通过后连接杆固定连接；所述左前、左后方盒通过左上、左下连接杆固定连接，且左上连接杆的前端位于左前方盒的顶面上，后端位于左后方盒的前侧面上部，左下连接杆的前端位于左前方盒的后侧面上，后端位于左后方盒的底面上；所述右前、右后方盒通过右上、右下连接杆固定连接，且右上连接杆的前端位于右前方盒的顶面上，后端位于右后方盒的前侧面上部，右下连接杆的前端位于右前方盒的后侧面上，后端位于右后方盒的底面上。在上述方案中，所述躯干支架包括中部固定支架以及固定在所述中部固定支架前后端的前、后环形架，所述前、后环形架的上、下端分别通过上、下弧形管连接，所述上、下弧形管上自前向后间隔地固定设有多个环形管。本技术，腿部增加了髋关节，颈部和尾部可以全方位转动，从而在行走过程中，可以通过躯体的左、右倾斜和摇头、摆尾的相互配合进行重心调整，大大提高了大型四足仿生机械恐龙的行走稳定性。另外，机械腿中的各机械关节，利用板式结构取代箱式结构，结构紧凑、简单，大大降低了整体重量，并且传动机构采用了蜗轮蜗杆机构，具有自锁性，提高了相应的伺服电机的使用寿命。附图说明图I为本技术提供的仿生机械恐龙立体结构示意图；图2为本技术中第一机械关节的立体结构示意图；图3为图I所示的第一机械关节分解结构示意图；图4为本技术中的颈部第一支架结构示意图；图5为本技术中的颈部第二支架结构示意图；图6为本技术中的第三机械关节结构示意图；图7为本技术中的机械腿结构示意图；图8为本技术中的第二机械关节结构示意图；图9为本技术中的第二机械关节的内部结构示意图；图10为本技术中的第二机械关节侧视图；图11为本技术中的机械腿第一支架结构示意图；图12为本技术中的机械腿第二支架结构示意图；图13为本技术中的机械腿第二支架组装示意图；图14为本技术中的腿部齿轮结构示意图；图15为本技术中的躯干部结构示意图；图16为本技术中的躯干支架结构示意图；图17为本技术中的承重支架结构示意图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
仿生机械恐龙，包括躯干部以及连接在所述躯干部上的头颈部、尾部和四条机械腿，其特征在于，所述头颈部和尾部上分别设有实现颈部和尾部全方位转动的第一机械关节，每一条所述机械腿包括依次连接的髋关节、大腿关节和小腿关节，所述髋关节、大腿关节和小腿关节分别包括用于改变机械腿与躯干部、髋关节与大腿关节以及大腿关节与小腿关节之间角度的第二机械关节。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓建，朱位，孙宇，方书明，
申请(专利权)人：中科宇博北京文化有限公司，
类型：实用新型
国别省市：