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原文传递一种柔性脊柱四足仿生机器人

专利名称：	一种柔性脊柱四足仿生机器人
摘要：	本发明公开了一种柔性脊柱四足仿生机器人，包括前身、腰部机构、后身、腿部机构和侧摆组件。本发明采用了具有三自由度的并联机构连接前身和后身，使得整机具备柔性脊柱，能够在行走过程中起到储能、协调和减振的作用；整个仿生机器人的四条腿的配置采用了前肘后膝式关节配置，这种配置方式能够极大的减少能量消耗并且具备一定的地形适应能力，且机器人的每条腿具有三个自由度，分别是前进方向的两个转动自由度以及侧摆方向的一个转动自由度。该机器人能够实现复杂路面的运动，是一种新型的四足仿生机器人。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	云南;53
申请人：	昆明理工大学
发明人：	伍星;张道义;田年福;钟步恩;熊彬州;张凯翔;李奇;陈久朋;伞红军;姚国一;王学军;陈明方;贺玮;吴海波;李鹏飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910367093.4
公开号：	CN110104089A
代理机构：	昆明人从众知识产权代理有限公司
代理人：	沈艳尼
分类号：	B62D57/032(2006.01);B;B62;B62D;B62D57
申请人地址：	650221 云南省昆明市五华区学府路253号
主权项：	1.一种柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：包括前身(65)、腰部机构(66)、后身(67)、腿部机构(68)和侧摆组件(69)；所述前身(65)通过腰部机构(66)与后身(67)连接，通过腰部机构(66)实现前身(65)相对于后身(67)做前后伸缩、左右转动以及俯仰运动；所述腿部机构(68)为四组，采用前肘后膝式对称配置在前身(65)、后身(67)，每组腿部机构(68)连接一组侧摆组件(69)，两组侧摆组件(69)安装在前身(65)，两组侧摆组件(69)安装在后身(67)；通过腿部机构(68)实现大腿转动、小腿转动，通过侧摆组件(69)实现大小腿侧摆动作。 2.根据权利要求1所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：所述前身(65)包括连接杆Ⅰ(1)、前身前板(2)、连接杆Ⅱ(3)、连接杆Ⅲ(6)和前身后板(9)；其中，前身前板(2)和前身后板(9)通过呈平行布置的连接杆Ⅰ(1)、连接杆Ⅱ(3)、连接杆Ⅲ(6)连接，前身后板(9)与腰部机构(66)连接。 3.根据权利要求2所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：还包括前身右板(4)、前身顶板(5)、前身左板(7)、前身底板(8)和电池安装架Ⅰ(10)；其中，前身底板(8)连接前身前板(2)和前身后板(9)，前身底板(8)上方设置前身右板(4)、前身左板(7)连接前身前板(2)和前身后板(9)，前身顶板(5)安装在前身前板(2)和前身后板(9)的上方，电池安装架Ⅰ(10)固定安装在前身底板(8)上。 4.根据权利要求1所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：所述腰部机构(66)由伸缩支链Ⅰ(11)、球副连接法兰板(12)、伸缩支链Ⅱ(13)、伸缩支链Ⅲ(14)组成；其中，呈平行布置的伸缩支链Ⅰ(11)、伸缩支链Ⅱ(13)、伸缩支链Ⅲ(14)的一端通过球副连接法兰板(12)与前身(65)连接，伸缩支链Ⅰ(11)、伸缩支链Ⅱ(13)、伸缩支链Ⅲ(14)的另一端通过六角法兰面螺母与后身(67)连接。 5.根据权利要求4所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：所述伸缩支链Ⅰ(11)、伸缩支链Ⅱ(13)采用SPU链，所述伸缩支链Ⅲ(14)采用PU链，SPU链中S一端、PU链中P一端通过球副连接法兰板(12)与前身(65)连接，SPU链中U一端、PU链中U一端通过六角法兰面螺母与后身(67)连接；其中S表示球副、P表示移动副，U表示虎克铰。 6.根据权利要求1所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：所述后身(67)包括连接杆Ⅳ(15)、后身前板(16)、连接杆Ⅴ(17)、连接杆Ⅵ(20)和后身后板(23)；其中后身前板(16)和后身后板(23)通过呈平行布置的连接杆Ⅳ(15)、连接杆Ⅴ(17)、连接杆Ⅵ(20)连接，后身后板(23)与腰部机构(66)连接。 7.根据权利要求6所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：还包括后身右板(18)、后身顶板(19)、后身左板(21)、后身底板(22)和电池安装架Ⅱ(24)；其中后身底板(22)连接后身前板(16)和后身后板(23)，后身底板(22)上方设置后身右板(18)、后身左板(21)连接后身前板(16)和后身后板(23)，后身顶板(19)安装在后身前板(16)和后身后板(23)的上方，电池安装架Ⅱ(24)固定安装在后身底板(22)上。 8.根据权利要求1所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：所述腿部机构(68)由腿固定法兰(25)、固定法兰端盖(26)、小腿电机连杆(27)、销轴(28)、小腿电机连动杆(29)、大腿连杆(30)、大腿左侧板(31)、关节轴承Ⅰ(32)、小腿连杆(33)、小腿电机输入轴(34)、大腿电机输入轴(35)、关节轴承Ⅱ(36)、大腿中间连杆(37)、大腿右侧板(38)、锁紧螺母(39)、传感器固定套(40)、压力传感器(41)、足端(42)、小腿杆(43)、小腿输出轴(59)、轴承Ⅰ(60)、轴承Ⅱ(61)、轴承端盖(62)、轴承定位套筒(63)、导向套(64)组成；其中，两个固定法兰端盖(26)分别通过螺钉安装在腿固定法兰(25)上部和下部，小腿电机输入轴(34)穿过腿固定法兰(25)上部内的轴承，小腿电机输入轴(34)一端连接小腿电机连杆(27)一端，小腿电机输入轴(34)另一端连接侧摆组件(69)中小腿电机(46)的输出轴，小腿电机连杆(27)另一端通过销轴(28)连接小腿电机连动杆(29)一端，大腿连杆(30)一端通过转动关节和小腿电机连动杆(29)另一端连接，大腿连杆(30)另一端通过关节轴承Ⅱ(36)与大腿中间连杆(37)一端连接；大腿连杆(30)上装有大腿电机输入轴(35)，大腿电机输入轴(35)穿过腿固定法兰(25)下部内的轴承，大腿电机输入轴(35)一端上固定大腿左侧板(31)、大腿右侧板(38)一端，大腿电机输入轴(35)另一端连接侧摆组件(69)中大腿电机(55)的输出轴；小腿输出轴(59)从小腿连杆(33)的一端上部沿径向穿出，小腿输出轴(59)的一端用卡簧将轴承Ⅰ(60)一个端面固定，轴承Ⅰ(60)的另一个端面用大腿左侧板(31)另一端和小腿输出轴(59)轴肩一个端面固定，小腿输出轴(59)轴肩的另一个端面顶住小腿连杆(33)的一个端面，小腿连杆(33)的另一个端面通过大腿右侧板(38)另一端、轴承定位套筒(63)与轴承Ⅱ(61)轴向固定，轴承Ⅰ(60)、轴承Ⅱ(61)的外圈用轴承端盖(62)顶住，小腿连杆(33)的一端通过关节轴承Ⅰ(32)连接大腿中间连杆(37)另一端，小腿连杆(33)的另一端通过锁紧螺母(39)与小腿杆(43)一端连接，小腿杆(43)另一端内部带有螺纹固定压力传感器(41)的一端，小腿杆(43)另一端外侧开有两个平面与导向套(64)上的两个洗平的面配合实现小腿杆(43)能相对于导向套(64)上下运动，导向套(64)通过螺钉与传感器固定套(40)连接，传感器固定套(40)通过螺钉与足端(42)连接，压力传感器(41)的另一端与足端(42)通过螺纹连接。 9.根据权利要求1所述的柔性脊柱四足仿生机器人，其特征在于：所述侧摆组件(69)由电机外壳固定轴(44)、圆形座球轴承(45)、小腿电机(46)、电机外壳主壳(47)、减速机法兰板连接板(48)、侧摆电机外壳(49)、侧摆电机(50)、零点开关Ⅰ(51)、轴承固定套(52)、零点开关Ⅱ(53)、零点开关Ⅲ(54)、大腿电机(55)、电机固定销(56)、电机外壳套筒(57)、电机外壳法兰板(58)组成；其中，两组侧摆组件(69)的圆形座球轴承(45)分别通过紧固螺钉固定在前身(65)的前身前板(2)上，另外两组侧摆组件(69)的圆形座球轴承(45)分别通过紧固螺钉固定在后身(67)的后身前板(16)上，电机外壳固定轴(44)从一端往另一端依次安装圆形座球轴承(45)、电机外壳主壳(47)、电机外壳套筒(57)、带轴承的轴承固定套(52)，轴承固定套(52)远离电机外壳主壳(47)的一端、减速机法兰板连接板(48)、侧摆电机外壳(49)一端外端均开有相同的固定孔通过螺栓安装连接，两组侧摆组件(69)的侧摆电机外壳(49)另一端通过六角头螺栓连接到前身(65)的前身后板(9)上，另外两组侧摆组件(69)的侧摆电机外壳(49)另一端通过六角头螺栓连接到后身(67)的后身后板(23)上，减速机法兰板连接板(48)上开有的电机固定孔和侧摆电机(50)端面上开有电机安装孔将侧摆电机(50)和减速机法兰板连接板(48)固定，侧摆电机(50)的输出轴通过梅花联轴器连接电机外壳固定轴(44)另一端，电机外壳主壳(47)和电机外壳法兰板(58)将大腿电机(55)和小腿电机(46)固定安装，大腿电机(55)和小腿电机(46)一端通过电机固定销(56)限位固定，大腿电机(55)和小腿电机(46)另一端通过螺钉与电机外壳法兰板(58)安装固定，靠近大腿电机(55)和小腿电机(46)另一端的电机外壳主壳(47)端面、电机外壳法兰板(58)、腿部机构(68)中腿固定法兰(25)开有相同的固定孔通过螺栓安装连接，大腿电机(55)另一端的输出轴与腿部机构(68)中大腿电机输入轴(35)一端通过联轴器连接，小腿电机(46)另一端的输出端与小腿电机输入轴(34)一端通过联轴器连接；在轴承固定套(52)内部的侧摆电机(50)输出轴上安装有零点开关Ⅰ(51)用于检测侧摆电机(50)的零位，在小腿电机(46)输出轴上装有零点开关Ⅱ(53)用于检测小腿电机(46)的零位，在大腿电机(55)输出轴上装有零点开关Ⅲ(54)用于检测大腿电机(55)的零位。
所属类别：	发明专利