发明名称 一种欠驱动的仿生四足机器人
摘要 一种欠驱动的仿生四足机器人,属于仿生机器人领域,解决现有仿生四足机器人腿部的质量和转动惯量过大的问题,同时减小与地面碰撞产生的能量损失,增加腿的柔顺性。本发明由机身以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件构成,前左腿、前右腿、后左腿和后右腿组件的结构相同,前左腿、前右腿组件左右对称、分别连接于机身前部的左右两侧,后左腿、后右腿组件左右对称、分别连接于机身后部的左右两侧。本发明驱动电机都布置在机身上,减小了腿部的质量和转动惯量,提高机器人运动速度;通过拉线方式实现膝关节和踝关节联动,减小了主动电机的数量;腿部拉簧顺应机构和踝关节处扭簧,可以降低与地面碰撞带来的能量损失,提高能量的利用效率。
申请公布号 CN104139811B 申请公布日期 2016.04.13
申请号 CN201410344120.3 申请日期 2014.07.18
申请人 华中科技大学 发明人 孙容磊;聂华;余拥军;苏振东;陈文锐
分类号 B62D57/032(2006.01)I 主分类号 B62D57/032(2006.01)I
代理机构 华中科技大学专利中心 42201 代理人 李智
主权项 一种欠驱动的仿生四足机器人,由机身(100)以及前左腿组件(200)、前右腿组件(300)、后左腿组件(400)、后右腿组件(500)构成,前左腿组件(200)、前右腿组件(300)、后左腿组件(400)和后右腿组件(500)的结构相同,前左腿组件(200)、前右腿组件(300)左右对称、分别连接于机身(100)前部的左右两侧,后左腿组件(400)、后右腿组件(500)左右对称、分别连接于机身(100)后部的左右两侧,其特征在于:A、所述机身(100)为框架式盒体,盒体左侧从前至后依次装有前左髋关节轴承(110)、前左导线轮轴承(120)、后左导线轮轴承(130)、后左髋关节轴承(140),盒体右侧从前至后依次装有前右髋关节轴承(150)、前右导线轮轴承(160)、后右导线轮轴承(170)、后右髋关节轴承(180);前左髋关节轴承(110)、前左导线轮轴承(120)、后左导线轮轴承(130)、后左髋关节轴承(140)和前右髋关节轴承(150)、前右导线轮轴承(160)、后右导线轮轴承(170)、后右髋关节轴承(180)一一对应,分别关于机身中轴线为对称;相应所述前左髋关节轴承(110)、前右髋关节轴承(150)位置,关于机身中轴线为对称,机身(100)内左右部分分别固定有前左髋关节电机(111)和前右髋关节电机(151);相应所述前左导线轮轴承(120)、前右导线轮轴承(160)位置,关于盒体中轴线为对称,机身(100)内左右部分分别固定有前左导线轮电机(121)和前右导线轮电机(161);前左导线轮(122)穿过前左导线轮轴承(120)并与其配合,同时通过螺钉与前左导线轮电机(121)的法兰盘相连固定,所述前左导线轮(122)为两槽滑轮,具有前左导线轮内侧轨道(122A)和前左导线轮外侧轨道(122B);前右导线轮(162)穿过前右导线轮轴承(160)并与其配合,同时通过螺钉与前右导线轮电机(161)的法兰盘相连固定,所述前右导线轮(162)为两槽滑轮,具有前右导线轮内侧轨道(162A)和前右导线轮外侧轨道(162B);相应所述后左导线轮轴承(130)、后右导线轮轴承(170)位置,关于盒体中轴线为对称,机身(100)内左右部分分别固定有后左导线轮电机(131)和后右导线轮电机(171);相应所述后左髋关节轴承(140)、后右髋关节轴承(180)位置,关于机身中轴线为对称,机身(100)内左右部分分别固定有后左髋关节电机(141)和后右髋关节电机(181);后左导线轮(132)穿过后左导线轮轴承(130)并与其配合,同时通过螺钉与后左导线轮电机(131)的法兰盘相连固定,所述后左导线轮(132)为两槽滑轮,具有后左导线轮内侧轨道(132A)和后左导线轮外侧轨道(132B);后右导线轮(182)穿过后右导线轮轴承(180)并与其配合,同时通过螺钉与后右导线轮电机(181)的法兰盘相连固定;所述后右导线轮(182)为两槽滑轮,具有后右导线轮内侧轨道(182A)和后右导线轮外侧轨道(182B);B、所述前左腿组件(200)包括大腿部件(210)、小腿部件(220)、跖部件(230)和趾骨部件(240);B1、所述大腿部件(210)包括大腿头(211)、大腿管(212)、髋关节轴(213)、髋滑轮(214)、髋轴承(215),所述大腿头(211)和大腿管(212)均为空心管状,互相垂直且连为一体,大腿头内固接有与大腿管的轴线垂直的髋关节轴(213),髋滑轮(214)通过髋轴承(215)安装于髋关节轴(213)上,能够围绕髋关节轴(213)转动;所述大腿头(211)穿过前左髋关节轴承(110)并与其配合,同时通过螺钉与前左髋关节电机(111)的法兰盘相连固定,前左髋关节电机(111)转动带动大腿管(212)摆动;所述髋滑轮(214)为两槽滑轮,具有髋滑轮内侧轨道(214A)和髋滑轮外侧轨道(214B);B2、所述小腿部件(220)包括小腿管(221)、膝关节轴(222)、膝滑轮(223)、膝轴承(224),小腿管(221)的上端通过膝关节轴(222)与所述大腿部件(210)的大腿管(212)末端转动连接,膝滑轮(223)通过膝轴承(224)安装于小腿管(221)内的膝关节轴(222)上,能够围绕膝关节轴(222)转动;所述膝滑轮(223)为两槽滑轮,具有膝滑轮内侧轨道(223A)和膝滑轮外侧轨道(223B);B3、所述跖部件(230)包括跖管(231)、踝关节轴(232)、踝滑轮(233)、踝轴承(234),跖管(231)的上端通过踝关节轴(232)与所述小腿部件(220)的小腿管(221)下端转动连接,所述踝滑轮(233)通过踝轴承(234)安装于跖管(231)内的踝关节轴(232)上,能够围绕踝关节轴(232)转动;所述踝滑轮(233)为两槽滑轮,具有踝滑轮内侧轨道(233A)和踝滑轮外侧轨道(233B);B4、所述趾骨部件(240)包括底脚(241)和脚轴(242),底脚(241)通过脚轴(242)与所述跖部件(230)的跖管(231)转动连接;B5、第一导线(216)一端固定在前左导线轮内侧轨道(122A)的上边,另一端进入大腿部件,沿髋滑轮内侧轨道(214A)逆时针绕一周,引向膝滑轮(223),沿膝滑轮内侧轨道(223A)逆时针绕一周后引向踝滑轮(233),沿踝滑轮内侧轨道(233A)顺时针绕一周后固定在跖管(231)上;第二导线(217)一端固定在前左导线轮外侧轨道(122B)的下边,另一端进入大腿部件,沿髋滑轮外侧轨道(214B)顺时针绕一周,引向膝滑轮(223),沿膝滑轮外侧轨道(223B)顺时针绕一周后引向踝滑轮(233),沿踝滑轮外侧轨道(233B)逆时针绕一周后固定在跖管(231)上;C、所述前右腿组件(300)和前左腿组件(200)结构相同,区别仅在于,其位置和所述前左腿组件(200)右、左对称,连接于机身(100)前部的右侧,前右腿组件(300)的大腿头穿过前右髋关节轴承(150)并与其配合,同时通过螺钉与前右髋关节电机(151)的法兰盘相连固定;所述前右导线轮(162)上以与前左腿组件(200)完全相同方式,固定并引出两条导线,两条导线另一端以与前左腿组件(200)完全相同的路径,固定于前右腿组件(300)的跖部件的跖管上;D、所述后左腿组件(400)和前左腿组件(200)结构相同,区别仅在于,其连接于机身(100)后部的左侧,后左腿组件(400)的大腿头穿过后左髋关节轴承(140)并与其配合,同时通过螺钉与后左髋关节电机(141)的法兰盘相连固定;所述后左导线轮(132)上以与前左腿组件(200)完全相同方式,固定并引出两条导线,两条导线另一端以与前左腿组件(200)完全相同的路径,固定于后左腿组件(400)的跖部件的跖管上;E、所述后右腿组件(500)和前左腿组件(200)结构相同,区别仅在于,其位置和所述后左腿组件(400)右、左对称,连接于机身(100)后部的右侧,后右腿组件(500)的大腿头穿过后右髋关节轴承(180)并与其配合,同时通过螺钉与后右髋关节电机(181)的法兰盘相连固定;所述后右导线轮(182)上以与前左腿组件(200)完全相同方式,固定并引出两条导线,两条导线另一端以与前左腿组件(200)完全相同的路径,固定于后右腿组件(500)的跖部件的跖管上。
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