基于絲傳動的武裝機器人三自由度小慣量仿生腿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于武裝機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于絲傳動的武裝機器人三自由度小慣量仿生腿。
【背景技術(shù)】
[0002]不規(guī)則和不平坦的復雜地形環(huán)境使輪式機器人和履帶式武裝機器人的應用受到限制，原因在于輪式和履帶式武裝機器人的運動軌跡是一條條連續(xù)的轍跡。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物，可以穩(wěn)定支撐武裝機器人的連續(xù)路徑十分有限。相比輪式或履帶式武裝機器人，足式武裝機器人運動時只需要離散的點接觸地面，對復雜地形的適應能力更強。另外，足式武裝機器人的腿部具有多個自由度，使運動的靈活性大大增強，它可以通過調(diào)節(jié)支撐腿的長度和足部落點保持身體平衡，不易傾翻，穩(wěn)定性更高。因此足式機器人具有廣闊的應用前景。
[0003]目前足式武裝機器人仿生腿關(guān)節(jié)一般由液壓缸或電機等驅(qū)動器直接帶動，通過不同關(guān)節(jié)驅(qū)動器的運動可以實現(xiàn)較快的響應速度和較復雜的末端軌跡，但是存在以下缺點:
1.下一關(guān)節(jié)的驅(qū)動器作為上一關(guān)節(jié)驅(qū)動器的負載，影響到腿部的響應速度和工作效率;2.一些采用直線驅(qū)動器或連桿機構(gòu)傳遞動力的關(guān)節(jié)輸出力矩往往隨關(guān)節(jié)角的改變而改變;3.一些采用直線驅(qū)動器或連桿機構(gòu)傳遞動力的關(guān)節(jié)其轉(zhuǎn)角與驅(qū)動器的形成非線性關(guān)系，增加了計算量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動慣量小、輸出力平穩(wěn)的足式武裝機器人行走裝置，以克服現(xiàn)有足式武裝機器人仿生腿轉(zhuǎn)動慣量大、結(jié)構(gòu)復雜、輸出力不平穩(wěn)的問題。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于絲傳動的武裝機器人三自由度小慣量仿生腿，其包括:髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1、髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器3、髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組4、臀部5、髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器6、膝關(guān)節(jié)導向滑輪組7、傳動絲8、大腿9、小腿10、膝關(guān)節(jié)從動滑輪組11;
[0008]其中，所述髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器6為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，其通過聯(lián)軸器連接臀部5，臀部5與大腿9鉸接，大腿9與小腿10鉸接；
[0009]所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，固定于機器人機身上，通過聯(lián)軸器與髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2連接;所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器3為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，固定于機器人機身上，通過聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組連接;其中，所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器3同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器6的軸線垂直；
[0010]所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2與髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組4通過傳動絲8連接，通過髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1驅(qū)動髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2，從而帶動髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組4轉(zhuǎn)動，進而帶動大腿9擺動；
[0011]所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組經(jīng)過膝關(guān)節(jié)導向滑輪組7通過傳動絲8與膝關(guān)節(jié)從動滑輪組11連接，通過膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器3驅(qū)動膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組，從而經(jīng)過膝關(guān)節(jié)導向滑輪組7帶動膝關(guān)節(jié)從動滑輪組11轉(zhuǎn)動，進而帶動小腿10擺動。
[0012](三)有益效果
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的基于絲傳動的三自由度小慣量仿生腿主要由3個驅(qū)動器、臀部、大腿、小腿、滑輪組組成。其中，機身與臀部組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)X向，臀部與大腿組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)Υ向，大腿與小腿組成的關(guān)節(jié)稱為膝關(guān)節(jié)。髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器固定在機身上，輸出軸與臀部直接相連，帶動整條腿繞X軸旋轉(zhuǎn);髖關(guān)節(jié)Υ向驅(qū)動器固定在機身上，輸出軸與滑輪組相連，通過傳動絲向滑輪組傳動動力，滑輪組與大腿相連，帶動大腿和小腿繞y軸旋轉(zhuǎn);膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器固定在機身上，與其相連的滑輪組通過傳動絲經(jīng)過導向滑輪組將動力傳遞到滑輪組上，滑輪組與小腿相連，帶動小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)。
[0014]其具備如下有益效果:
[0015]1.轉(zhuǎn)動慣量小，所有驅(qū)動器均布置在機身上，即可實現(xiàn)腿部復雜運動；
[0016]2.驅(qū)動器可以根據(jù)需要靈活配置在機身不同位置；
[0017]3.可利用驅(qū)動器上的編碼盤來測定關(guān)節(jié)角；
[0018]4.關(guān)節(jié)力矩不隨關(guān)節(jié)角的改變而改變，輸出力矩平穩(wěn)；
[0019]5.關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角可以靈活設(shè)置。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0022]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種基于絲傳動的武裝機器人三自由度小慣量仿生腿，如圖1所示，其包括:髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1、髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器
3、髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組4、臀部5、髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器6、膝關(guān)節(jié)導向滑輪組7、傳動絲8、大腿
9、小腿10、膝關(guān)節(jié)從動滑輪組11;
[0023]其中，所述髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器6為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，其通過聯(lián)軸器連接臀部5，臀部5與大腿9鉸接，大腿9與小腿10鉸接；
[0024]所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，固定于機器人機身上，通過聯(lián)軸器與髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2連接;所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器3為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，固定于機器人機身上，通過聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組連接;其中，所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器3同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器6的軸線垂直；
[0025]所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2與髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組4通過傳動絲8連接，通過髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器1驅(qū)動髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組2，從而帶動髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組4轉(zhuǎn)動，進而帶動大腿9擺動；
[0026]所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組經(jīng)過膝關(guān)節(jié)導向滑輪組7通過傳動絲8與膝關(guān)節(jié)從動滑輪組11連接，通過膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器3驅(qū)動膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組，從而經(jīng)過膝關(guān)節(jié)導向滑輪組7帶動膝關(guān)節(jié)從動滑輪組11轉(zhuǎn)動，進而帶動小腿10擺動。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于絲傳動的武裝機器人三自由度小慣量仿生腿，其特征在于，其包括:髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器(1)、髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組(2)、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器(3)、髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組(4)、臀部(5)、髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器(6)、膝關(guān)節(jié)導向滑輪組(7)、傳動絲(8)、大腿(9)、小腿(10)、膝關(guān)節(jié)從動滑輪組(11); 其中，所述髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器(6)為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，其通過聯(lián)軸器連接臀部(5)，臀部(5)與大腿(9)鉸接，大腿(9)與小腿(10)鉸接； 所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器(1)為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，固定于機器人機身上，通過聯(lián)軸器與髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組(2)連接;所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器(3)為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，固定于機器人機身上，通過聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組連接;其中，所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器(1)與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器(3)同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器6的軸線垂直； 所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組(2)與髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組(4)通過傳動絲(8)連接，通過髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器(1)驅(qū)動髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動滑輪組(2)，從而帶動髖關(guān)節(jié)Y向從動滑輪組(4)轉(zhuǎn)動，進而帶動大腿(9)擺動； 所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組經(jīng)過膝關(guān)節(jié)導向滑輪組(7)通過傳動絲(8)與膝關(guān)節(jié)從動滑輪組(11)連接，通過膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器(3)驅(qū)動膝關(guān)節(jié)驅(qū)動滑輪組，從而經(jīng)過膝關(guān)節(jié)導向滑輪組(7)帶動膝關(guān)節(jié)從動滑輪組(11)轉(zhuǎn)動，進而帶動小腿(10)擺動。
【專利摘要】本發(fā)明屬于武裝機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于絲傳動的武裝機器人三自由度小慣量仿生腿。其由3個驅(qū)動器、臀部、大腿、小腿、滑輪組組成。其中，機身與臀部組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)X向，臀部與大腿組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)Y向，大腿與小腿組成的關(guān)節(jié)稱為膝關(guān)節(jié)。髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動器固定在機身上，輸出軸與臀部直接相連，帶動整條腿繞x軸旋轉(zhuǎn)；髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動器固定在機身上，輸出軸與滑輪組相連，通過傳動絲向滑輪組傳動動力，滑輪組與大腿相連，帶動大腿和小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)；膝關(guān)節(jié)驅(qū)動器固定在機身上，與其相連的滑輪組通過傳動絲經(jīng)過導向滑輪組將動力傳遞到滑輪組上，滑輪組與小腿相連，帶動小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN105480321
【申請?zhí)枴緾N201510938079
【發(fā)明人】慕林棟, 蘇波, 江磊, 許威, 蔣云峰, 姚其昌, 黨睿娜, 田源木, 許 鵬, 楊天夫, 楊建雄
【申請人】中國北方車輛研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月15日