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原文传递一种类人双足机器人

专利名称：	一种类人双足机器人
摘要：	本发明公开了一种类人双足机器人，其包括含轻量化大力矩输出膝关节的大腿结构和大力矩输出的二自由度类人髋关节结构；大腿结构中设计了轻量化膝关节，将交流伺服电动推杆设计安装在大腿结构中，通过曲柄连杆机构传动实现轻量化膝关节大力矩输出的单自由度运动，调节大腿配重单元可以调整大腿结构的质量、质心及转动惯量，可根据实验需要选取相应的小腿假肢与大腿结构中的膝关节相连；所述的二自由度类人髋关节结构，通过大力矩交流伺服电机、同步带传动、并联二自由度结构实现髋关节的二自由度运动，其上可添加配重用于调节类人双足机器人质量、质心及转动惯量。本发明可以用于进行相关的人体步态研究、下肢机电产品检测与开发等。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	刘涛;黄东华;樊武
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910156734.1
公开号：	CN109795576A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	傅朝栋;张法高
分类号：	B62D57/032(2006.01);B;B62;B62D;B62D57
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种类人双足机器人，其特征在于：包括两组对称的子结构，每组子结构中均包括一个含轻量化大力矩输出膝关节的大腿结构和一个大力矩输出的二自由度类人髋关节结构；每个所述的含轻量化大力矩输出膝关节的大腿结构由大力矩输出的二自由度类人髋关节结构带动实现沿矢状面与冠状面的二自由度运动；每个所述的含轻量化大力矩输出膝关节的大腿结构包括大腿上连接板(1)、交流伺服电动推杆(2)、四根大腿连接杆(3)、大腿下连接板(4)、大腿配重单元(5)、第一膝关节连杆(6)、第二膝关节连杆(7)、第一圆柱销轴(8)、第二圆柱销轴(9)、两个第一深沟球轴承(10)、膝关节连接轴(12)、两个膝关节轴支架固定座(13)和膝关节小腿连接件(14)；大腿上连接板(1)与髋关节连接平台(41)底侧连接固定；交流伺服电动推杆(2)后法兰与大腿上连接板(1)连接固定；四根大腿连杆(3)的一端均与大腿上连接板(1)连接固定，另一端均与大腿下连接板(4)连接固定，由大腿上连接板(1)、四根大腿连接杆(3)、大腿下连接板(4)共同构成大腿的空间结构；所述大腿配重单元(5)至少有两个，安装在大腿连接杆(3)上，且与大腿连接杆(3)构成滑动副，能够沿大腿连接杆(3)上下滑动；第一膝关节连杆(6)一端通过第一圆柱销轴(8)与交流伺服电动推杆(2)连接头铰接；第一膝关节连杆(6)另一端通过第二圆柱销轴(9)与第二膝关节连杆(7)一端铰接；第二膝关节连杆(7)中设有第一深沟球轴承(10)外圈的轴肩，两个第一深沟球轴承(10)分别安装在第二膝关节连杆(7)的两侧；两个膝关节轴支架固定座(13)固定安装在大腿下连接板(4)上，膝关节连接轴(12)固定安装在两个膝关节轴支架固定座(13)上，且第二膝关节连杆(7)中的两个第一深沟球轴承(10)套设于膝关节连接轴(12)上构成转动副；膝关节小腿连接件(14)与第二膝关节连杆(7)固定连接；小腿假肢安装于膝关节小腿连接件(14)下方，在膝关节小腿连接件(14)的带动下摆动。 2.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：每个所述的大力矩输出的二自由度类人髋关节结构包括髋关节腰板(15)、第一交流伺服电机(16)、第二交流伺服电机(17)、第一直角减速器(18)、第二直角减速器(19)、第一减速器固定支架(20)、第二减速器固定支架(21)、第一同步带(22)、第一同步带轮(23)、第二同步带轮(24)、第二同步带(25)、第三同步带轮(26)、第四同步带轮(27)、第一髋关节轴(28)、第二髋关节轴(29)、第一髋关节圆柱固定座(30)、第二髋关节圆柱固定座(31)、四个第二深沟球轴承(32)、第一髋关节连杆(35)、第二髋关节连杆(36)、第三髋关节连杆(37)、第四髋关节连杆(38)、两个第三圆柱销轴(39)、两个第四圆柱销轴(40)和髋关节连接平台(41)；所述第一交流伺服电机(16)输出轴插入第一直角减速器(18)，第一交流伺服电机(16)前法兰和第一直角减速器(18)连接；第一直角减速器(18)通过第一减速器固定支架(20)固定于髋关节腰板(15)上，第一直角减速器(18)输出轴穿过第一减速器固定支架(20)后，通过平键与第一同步带轮(23)固定，第一同步带轮(23)与第一直角减速器(18)输出轴锁紧；第一同步带轮(23)、第一同步带(22)和第二同步带轮(24)共同构成同步带传送结构；第二同步带轮(24)安装在第一髋关节轴(28)一侧，第一髋关节轴(28)通过平键与第二同步带轮(24)连接固定，第二同步带轮(24)与第一髋关节轴(28)锁紧；第一髋关节圆柱固定座(30)安装在髋关节腰板(15)矢状面一侧的定位孔上，两个第二深沟球轴承(32)分别安装在第一髋关节圆柱固定座(30)上；第一髋关节连杆(35)一端打有通孔与键槽，与第一髋关节轴(28)通过平键连接；第一髋关节轴(28)依次穿过第二同步带轮(24)、第一个第二深沟球轴承(32)、第一髋关节连杆(35)、第二个第二深沟球轴承(32)；两个第二深沟球轴承(32)用于支撑第一髋关节轴(28)，保证第一髋关节轴(28)轴线与髋关节腰板(15)矢状面始终垂直；第一髋关节连杆(35)另一端与第二髋关节连杆(36)一端通过第三圆柱销轴(39)铰接；第二髋关节连杆(36)另一端与髋关节连接平台(41)通过第四圆柱销轴(40)铰接；所述第二交流伺服电机(17)输出轴插入第二直角减速器(19)，第二交流伺服电机(17)前法兰和第二直角减速器(19)连接；第二直角减速器(19)通过第二减速器固定支架(21)固定于髋关节腰板(15)上，第二直角减速器(19)输出轴穿过第二减速器固定支架(21)后，通过平键与第三同步带轮(26)固定，第三同步带轮(26)与第二直角减速器(19)输出轴锁紧；第三同步带轮(26)、第二同步带(25)和第四同步带轮(27)共同构成同步带传送结构；第四同步带轮(27)安装在第二髋关节轴(29)一侧，第二髋关节轴(29)通过平键与第四同步带轮(27)连接固定，第四同步带轮(27)与第二髋关节轴(29)锁紧；第二髋关节圆柱固定座(31)安装在髋关节腰板(15)冠状面一侧的定位孔上，两个第二深沟球轴承(32)分别安装在第二髋关节圆柱固定座(31)上；第三髋关节连杆(37)一端打有通孔与键槽，与第二髋关节轴(29)通过平键连接；第二髋关节轴(29)依次穿过第四同步带轮(27)、第三个第二深沟球轴承(32)、第三髋关节连杆(37)、第四个第二深沟球轴承(32)；两个第二深沟球轴承(32)用于支撑第二髋关节轴(29)，保证第二髋关节轴(29)轴线与髋关节腰板(15)冠状面始终垂直；第三髋关节连杆(37)另一端与第四髋关节连杆(38)一端通过第三圆柱销轴(39)铰接；第四髋关节连杆(38)另一端与髋关节连接平台(41)通过第四圆柱销轴(40)铰接；髋关节连接平台(41)与所述含轻量化大力矩输出膝关节的大腿结构中的大腿上连接板(1)连接固定，实现髋关节连接平台(41)沿矢状面与冠状面的二自由度运动。 3.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：每个所述的含轻量化大力矩输出膝关节的大腿结构中还包括两个第一轴用弹簧垫圈(11)，分别设于膝关节连接轴(12)上的两个第一深沟球轴承(10)侧部，实现两个第一深沟球轴承(10)的轴向定位。 4.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：每个所述的大力矩输出的二自由度类人髋关节结构中还包括六个第二轴用弹簧垫圈(33)和四个孔用弹簧垫圈(34)；其中两个第二轴用弹簧垫圈(33)用于第一髋关节连杆(35)与第一髋关节轴(28)之间的轴向定位；两个孔用弹簧垫圈(34)和一个第二轴用弹簧垫圈(33)用于第一个第二深沟球轴承(32)和第二个第二深沟球轴承(32)的轴向定位；两个第二轴用弹簧垫圈(33)用于第三髋关节连杆(37)与第二髋关节轴(29)之间的轴向定位；两个孔用弹簧垫圈(34)和一个第二轴用弹簧垫圈(33)用于第三个第二深沟球轴承(32)和第四个第二深沟球轴承(32)的轴向定位。 5.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：每个所述的含轻量化大力矩输出膝关节的大腿结构中，均设有四个大腿配重单元(5)。 6.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：所述的大腿上连接板(1)上打有通孔与螺纹孔，用于与其他部件安装定位。 7.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：每块所述的髋关节腰板(15)上开有通孔与螺纹孔，用于与其他部件安装定位。 8.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：所述的髋关节腰板(15)上附加有用于调节类人双足机器人质量、质心及转动惯量的配重。 9.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：两组所述的子结构中，两个大力矩输出的二自由度类人髋关节结构以可拆卸形式连接固定。 10.如权利要求1所述的类人双足机器人，其特征在于：两组所述的子结构沿矢状面镜像对称。
所属类别：	发明专利