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原文传递一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构

专利名称：	一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构
摘要：	本发明属于机器人领域，更具体的说，涉及一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构。本发明在方型橡胶支柱上等间隔固定的十字型关节支架的横向和纵向两侧对称布置两对驱动钢索，差动式驱动脊柱在水平或垂直方向上弯曲，实现了脊柱水平或垂直方向的柔性弯曲，提高了四足机器人运动的灵活性和运动性能，通过在脊柱机构纵向上两侧对立布置两个特别设计的具有非线性的力‑变形特性的弹性元件，在其有效刚度调节范围内，在调节变量(钢索伸缩量)与脊柱刚度之间建立了一种线性关系，获得了精确的刚度控制能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	谭跃刚;吴平;张敏;李彰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910429153.0
公开号：	CN110254552A
代理机构：	武汉帅丞知识产权代理有限公司
代理人：	朱必武
分类号：	B62D57/032(2006.01);B;B62;B62D;B62D57
申请人地址：	430070 湖北省武汉市珞狮路122号
主权项：	1.一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构，包括电机驱动机构和连续体脊柱，连续体脊柱包括橡胶支柱、横向钢索、纵向钢索和至少三个或三个以上的刚性十字型关节支架，设置在前侧的关节支架为关节支架基节，设置在后侧的关节支架为关节支架末节，设置在中间位置的为关节支架中节，其特征在于：关节支架等间隔固定在橡胶支柱上，横向钢索、纵向钢索两端分别穿过关节支架的横向、纵向两侧导孔后，关节支架末节外端分别用横向钢索锁块、纵向钢索锁块对横向钢索、纵向钢索固定，横向钢索、纵向钢索可在关节支架中节和关节支架基节上的导孔内滑动；电机驱动机构包括横向主动轮电机、纵向主动轮电机、调节电机；横向主动轮电机的转动使横向钢索做差动直线运动，所述横向钢索的差动运动可驱动连续体脊柱发生横向弯曲变形；纵向主动轮电机的转动使纵向钢索做差动直线运动，所述纵向钢索的差动运动可驱动连续体脊柱发生纵向弯曲变形；调节电机的转动使纵向钢索做共模直线运动，所述纵向钢索的共模直线运动可驱动连续体脊柱纵向刚度发生变化。 2.根据权利要求1所述的一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构，其特征在于：电机驱动机构的具体机构为：横向主动轮电机固定在动力支架上，横向主动轮电机输出轴通过万向节组件与固定在联接支架上的横向蜗杆相连，横向蜗杆与横向蜗轮啮合，横向蜗轮与横向主动轮均固定在横向主动轮轴上，横向主动轮轴通过一对横向主动轮轴轴承固定在相应两个联接板上，联接板分别与纵向支架和联接支架通过联接板螺母固定，纵向支架与联接支架分别在纵向与横向上与关节支架基节固定；动力支架固定在联接支架上；两个单轴导向轮分别在横向主动轮两侧固定在联接支架上，缠绕于横向主动轮上的横向钢索两端经单轴导向轮分别缠绕于对立布置的两个转向轮上，横向钢索转向后分别穿过关节支架横向两侧导孔，纵向主动轮电机固定在动力支架上，纵向主动轮电机输出轴通过联轴器组件与端头固定在联接支架上的纵向蜗杆相连，纵向蜗杆与纵向蜗轮啮合，纵向蜗轮与纵向主动轮固定在纵向主动轮轴上，纵向主动轮轴通过轴承固定在纵向支架上，调节电机固定在动力支架上，调节电机输出轴与调节蜗杆相连，调节蜗杆与调节蜗轮啮合，调节蜗轮固定在调节丝杆上，调节丝杆端头固定在纵向支架的轴套内，另一端穿过固定于动力支架的端盖，调节轮支架由上导向杆、下导向杆固定并可沿上导向杆、下导向杆滑动，上调节轮、下调节轮固定在调节轮支架两端；缠绕于纵向主动轮上的纵向钢索两端经上调节轮、下调节轮后分别缠绕于对立布置的两个平滑轮B上，平滑轮B通过平滑轮B轴固定在纵向支架上；对立布置的两个平滑轮A通过平滑轮A轴固定在纵向支架上，上张力轮和下张力轮分别通过张力轮轴、张力轮轴套固定在上张力轮调节杆、下张力轮调节杆端头，上张力轮调节杆、下张力轮调节杆分别穿过调节弹簧，插入纵向支架的杆套内，末端用张力轮调节杆卡簧锁定，纵向钢索两端经平滑轮B、上张力轮、下张力轮、平滑轮A后分别穿过关节支架纵向两侧导孔。 3.根据权利要求1所述的一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构，其特征在于：所述的橡胶支柱为方型。 4.根据权利要求1所述的一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构，其特征在于：所述的转向轮通过转向轮轴套、转向轮轴固定于转向轮调节杆上，转向轮调节杆固定在联接支架上的杆套，转向轮调节杆穿过转向轮压簧，转向轮调节杆端部用压簧帽和调节螺母锁定。 5.根据权利要求1所述的一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构，其特征在于：平滑轮A与平滑轮B分别以上张力轮调节杆和下张力轮调节杆为对称轴对称布置。 6.根据权利要求1所述的一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构，其特征在于：关节支架中节为四个。 7.根据权利要求1所述的一种变刚度的仿生四足机器人柔性连续体脊柱机构，其特征在于：关节支架中节和关节支架基节的导孔中镶嵌聚四氟乙烯导管。
所属类别：	发明专利