仿生液壓四足機器恐龍結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種仿生液壓四足機器恐龍結構，包括恐龍軀干、連接在恐龍軀干上的頭頸部、尾部、四條機械腿，頭頸部由四個活動關節(jié)組成，上頸關節(jié)分別通過前、后轉(zhuǎn)動軸連接于頭部的上頜和下頜、下頸關節(jié)，下頸關節(jié)通過旋轉(zhuǎn)軸與恐龍軀干連接，頭部與下頸關節(jié)之間通過連桿機構連接，實現(xiàn)下頸關節(jié)和頭部的聯(lián)動；尾部通過旋轉(zhuǎn)軸連接在恐龍軀干上，尾部由九個活動關節(jié)構成，九個活動關節(jié)從頭至尾依次通過九個縱橫交替的旋轉(zhuǎn)軸連接，九個活動關節(jié)內(nèi)裝有九個伺服液壓缸，在九個伺服液壓缸配合傳動下實現(xiàn)尾巴的全方位的搖擺；四條機械腿包括依次連接的髖關節(jié)、大腿關節(jié)、小腿關節(jié)、腳掌；髖關節(jié)在髖關節(jié)液壓缸驅(qū)動下實現(xiàn)恐龍機械腿側(cè)向姿態(tài)的調(diào)整。
【專利說明】
仿生液壓四足機器恐龍結構
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種仿生液壓四足機器，尤其是一種仿生液壓四足機器恐龍結構。
【背景技術】
[0002]機器人是一門多學科交叉的技術，涉及到機械設計、計算機、傳感器、自動控制、人機交互、仿生學等。機器人的應用廣泛，包括機械、電子、汽車、家政、影視、娛樂等。本設計的仿生液壓四足機械恐龍，采用機械設計技術、仿生學技術，液壓控制技術，傳感器技術、智能控制技術等，能夠?qū)崿F(xiàn)恐龍的運動特征，如行走，搖頭，張嘴，擺尾等。仿生恐龍應用廣泛，特別是在一些主題公園和一些娛樂場所等。
[0003]現(xiàn)存在的四足仿生機器恐龍，普遍存在的問題是，恐龍的頭部機構設計，自由度少，不能使其靈活的轉(zhuǎn)動和擺動;尾部結構設計單一，雖然可以實現(xiàn)尾部的擺動，但總體自由度少，擺動僵硬，不靈活;腿部關節(jié)復雜，影響恐龍行走控制的穩(wěn)定性。一般采用電機驅(qū)動，控制系統(tǒng)復雜。整體結構設計和真實恐龍外部特征不像，影響觀賞和應用推廣。因此，需要在液壓仿生四足機器恐龍在結構和控制系統(tǒng)上進行優(yōu)全新設計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是通過對仿生液壓四足機械恐龍的結構進行全新的設計，解決仿生恐龍頭頸部、尾部自由度少，擺動不靈活;解決仿生恐龍腿部結構復雜，側(cè)擺干涉問題;解決仿生恐龍外部特征不逼真，達不到展示效果問題;解決仿生恐龍穩(wěn)定性問題，而提供一種仿生液壓四足機器恐龍結構。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種仿生液壓四足機器恐龍結構，包括頭部、恐龍軀干、連接在恐龍軀干上的頭頸部、尾部、四條機械腿以及與四條機械腿相連接的四只腳掌，其特征在于:所述頭頸部由四個活動關節(jié)組成，四個活動關節(jié)分別為頭部的上頌和下頌、上頸關節(jié)、下頸關節(jié);頭部的上、下頌，在頭部伺服液壓缸驅(qū)動，實現(xiàn)恐龍嘴巴的張合，頭部的上頌設置有兩只恐龍眼睛，兩只恐龍眼睛連接步進電機，恐龍眼睛在步進電機的控制驅(qū)動下實現(xiàn)眼睛的眨動;所述上頸關節(jié)分別通過前、后轉(zhuǎn)動軸連接于頭部的上頌和下頌、下頸關節(jié)，下頸關節(jié)通過旋轉(zhuǎn)軸與恐龍軀干連接，上頸關節(jié)和下頸關節(jié)分別連接有伺服液壓缸，通過伺服液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)機構的搖擺、俯仰動作;所述頭部與下頸關節(jié)之間通過連桿機構連接，實現(xiàn)下頸關節(jié)和頭部的聯(lián)動;所述尾部通過旋轉(zhuǎn)軸連接在恐龍軀干上，所述尾部由九個活動關節(jié)構成，九個活動關節(jié)從頭至尾依次通過九個縱橫交替的旋轉(zhuǎn)軸連接，九個活動關節(jié)內(nèi)裝有九個伺服液壓缸，在九個伺服液壓缸配合傳動下實現(xiàn)尾巴的全方位的搖擺;所述四條機械腿包括依次連接的髖關節(jié)、大腿關節(jié)、小腿關節(jié)、腳掌;髖關節(jié)通過旋轉(zhuǎn)副與恐龍軀干連接，髖關節(jié)與恐龍軀干之間裝有髖關節(jié)液壓缸，髖關節(jié)在髖關節(jié)液壓缸驅(qū)動下實現(xiàn)恐龍機械腿側(cè)向姿態(tài)的調(diào)整;所述髖關節(jié)與大腿關節(jié)之間、大腿關節(jié)與小腿關節(jié)之間、小腿關節(jié)與腳掌之間分別通過旋轉(zhuǎn)軸連接，并安裝伺服液壓缸，每個腳掌上連接有三個腳趾，腳掌與腳趾之間裝有腳趾液壓缸，腳趾在腳趾液壓缸的驅(qū)動下實現(xiàn)靈活的轉(zhuǎn)動。
[0006]所述頭部的上頌和下頌分別為半隆狀和長方形狀框架結構，上頌后端設置為方形框架結構，方形框體結構底面的平面板上設有鉸座，方形框體結構后端面設有通孔圓柱，通孔圓柱上固定連接折行連接桿，折行連接桿端部設置通孔，通孔與設置在連桿上的軸配合連接，下頌后端設置有折彎形面板，折彎形面板上設有鉸座;頭部伺服液壓缸的缸體尾部與設在上頌的方形框體結構底平面板上的鉸座鉸接，頭部伺服液壓缸的活塞端與設在下頌的折彎形面板下側(cè)的鉸座鉸接;頭部的上頌和下頌側(cè)面分別設有通孔，頭部的上頌和下頌側(cè)面通孔中設有銷軸，并通過銷軸連接，在頭部伺服液壓缸的作用下實現(xiàn)頭部的上頌和下頌繞銷軸轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)所述恐龍嘴巴的張合。
[0007]所述上頸關節(jié)為弧形框架結構，弧形框架結構前端面設有對稱的豎直通孔圓柱，后端面設有一垂直通孔圓柱，后端面垂直通孔圓柱設有一折形連桿，折形連桿上設有一支撐鉸座。上頸關節(jié)前端豎直通孔圓柱與頭部后端通孔圓柱通過軸連接實現(xiàn)一轉(zhuǎn)動副；所述上頸關節(jié)后端面的豎直通孔圓柱與下頸關節(jié)前端面的對稱通孔圓柱通過旋轉(zhuǎn)軸連接實現(xiàn)另一轉(zhuǎn)動副。
[0008]所述下頸關節(jié)為梯形狀框架結構，梯形狀框架結構前端設有對稱通孔圓柱和彎形連接板，彎形連接板上設有通孔，彎形連接板的通孔與設置在連桿上的軸相連接，梯形狀框架結構側(cè)面的平面板上設有鉸座，梯形狀框架結構后端面設有水平通孔圓柱，水平通孔圓柱上設有平面連桿及平面體，平面體上設有支撐鉸座;第一伺服液壓缸尾部連接于下頸關節(jié)側(cè)面上的鉸座上，第一伺服液壓缸活塞端與設置在上頸關節(jié)后端面的通孔圓柱上的折形連桿上的鉸座相連接;第二伺服液壓缸尾部連接于恐龍軀干上的鉸座上，第二伺服液壓缸活塞端與設置在下頸關節(jié)后端面的水平通孔圓柱上的一平面連桿上的鉸座相連接;下頸關節(jié)前端面對稱通孔圓柱與上頸關節(jié)后端面的垂直通孔通過旋轉(zhuǎn)軸相連接形成左右擺動的轉(zhuǎn)動副，下頸關節(jié)后側(cè)面的水平通孔圓柱與恐龍軀體上的水平通孔圓柱通過旋轉(zhuǎn)軸相配合連接形成上下旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動副。
[0009]所述尾部的九個活動關節(jié)分別為尾部第一活動關節(jié)、尾部第二活動關節(jié)，尾部第三活動關節(jié)、尾部第四活動、尾部第五活動關節(jié)、尾部第六活動關節(jié)、尾部第七活動關節(jié)、尾部第八活動關節(jié)，第九活動關節(jié)，各活動關節(jié)為平面框架結構，平面框架結構前、后端各設有一相互垂直的旋轉(zhuǎn)副，所述九個活動關節(jié)分別通過九個伺服液壓缸的驅(qū)動，繞各關節(jié)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)擺動。
[0010]所述髖關節(jié)為方形結構體，方形結構體內(nèi)側(cè)面設有第一支撐鉸座，方形結構體側(cè)面設有第二支撐鉸座以及與所述大腿連接的第三旋轉(zhuǎn)通孔，方形結構體上部設有水平通孔并通過銷軸與恐龍軀體鉸座相連接;所述大腿關節(jié)為條形狀結構體，兩端分別設有大腿第一、第二旋轉(zhuǎn)通孔，大腿關節(jié)側(cè)壁設有大腿第二支撐鉸座以及大腿第一支撐鉸座，第一、第二旋轉(zhuǎn)通孔分別與髖關節(jié)的第三旋轉(zhuǎn)通孔、小腿旋轉(zhuǎn)軸相連接;所述小腿關節(jié)為條形狀結構體，上端設有小腿第一旋轉(zhuǎn)通孔，下端設有小腿第二旋轉(zhuǎn)通孔，小腿第一旋轉(zhuǎn)通孔與大腿第二旋轉(zhuǎn)通孔通過旋轉(zhuǎn)軸相連接，條形結構體側(cè)面設有小腿第一、第二支撐鉸座;髖關節(jié)液壓缸缸體尾部與恐龍軀干上支撐鉸座相連接，髖關節(jié)液壓缸活塞部與髖關節(jié)內(nèi)側(cè)面的第一支撐鉸座相鉸接;大腿液壓缸缸體尾部與髖關節(jié)的第二支撐鉸座相連接，大腿液壓缸活塞部與大腿第二支撐鉸座鉸接;小腿液壓缸缸體尾部與大腿第一支撐鉸座相鉸接，小腿液壓缸活塞部與小腿第一支撐鉸座相鉸接。
[0011 ]所述腳掌為馬蹄形結構，馬蹄形結構上面設置有腳掌第一、第二支撐鉸座，馬蹄形結構前端設置有三個支撐鉸座;腳掌第一、第二支撐鉸座分別與腳掌液壓缸和小腿第二旋轉(zhuǎn)通孔連接，三個支撐鉸座分別與三個腳趾連接;所述腳趾上端設置腳趾支撐鉸座，后端設有鏈接鉸座，前端為錐形狀腳趾，腳趾液壓缸一端連接于腳掌上支撐鉸座上，另一端連接在腳趾的上端支撐鉸座上，腳趾通過腳趾支撐鉸座和旋轉(zhuǎn)副與腳掌連接，并在腳趾液壓缸的驅(qū)動下實現(xiàn)趾關節(jié)的運動。
[0012]所述恐龍軀干為半隆形框架結構，半隆形框架結構上端設有一條長形脊骨，脊骨上設有圓臺形脊柱，半隆形框架結構中間設有左右對稱的十二條骨架。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
(I)頭頸部由4個活動關節(jié)組成，在頭部上頌上設置有可活動的眼睛，不僅增加了恐龍脖子全方位擺動的柔韌性，靈活性，還使的仿生恐龍運動起來更加自然、逼真，另外也能夠增加恐龍的穩(wěn)定性。
[0014](2)在恐龍頭頸部中設置伺服液壓缸推動，連桿機構傳動的驅(qū)動方式，使的恐龍頭部和頸部I在一個液壓缸的推動下就可以實現(xiàn)兩個關節(jié)的聯(lián)動，這樣設計結構簡單，減少了頭頸部系統(tǒng)的復雜性，控制簡單。
[0015](3)恐龍尾部結構中，設置9個活動關節(jié)并通過9個縱橫轉(zhuǎn)動副依次連接，各活動關節(jié)通過液壓缸驅(qū)動，實現(xiàn)尾部全方位轉(zhuǎn)動，這樣設計使的尾部的擺動、轉(zhuǎn)動更加靈活，并且可以使所有關節(jié)在液壓缸的驅(qū)動下實現(xiàn)聯(lián)動，控制精度更高，尾巴運動起來更加逼真。每個活動關節(jié)采用框架結構設計，結構簡單。
[0016](4)腿部結構采用中髖關節(jié)采用方形結構體設計，方形形部設置一水平通孔與固定在軀體上的鉸座通過銷軸連接，側(cè)擺液壓缸鉸座設置在方形結構體內(nèi)側(cè)中間部分，使的腿部側(cè)擺控制更加平衡，腿部液壓缸與腿關節(jié)形成三角形結構，穩(wěn)定性更強。
[0017](5)軀體部分采用隆形框架結構設計，軀體上端設有脊骨，脊柱和脊架，外形逼真，結構簡單，空間大，能提高恐龍行走的穩(wěn)定性。
[0018](6)該設計，為恐龍增加了腳掌結構，走路更加平穩(wěn)靈活。腳掌上設置有可活動腳趾。，自由度多，靈活。
[0019](7)該恐龍采用液壓系統(tǒng)控制，控制精度高，效率高。
【附圖說明】
[0020]
圖1本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍立體結構示意圖；
圖2本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍頭部結構示意圖；
圖3本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍上頸關節(jié)結構示意圖；
圖4本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍下頸關節(jié)結構示意圖；
圖5本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍頭頸部總體結構示意圖；
圖6本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍頭頸部總體結構俯視示意圖；
圖7本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍軀體結構示意圖；
圖8本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍軀體結構仰視示意圖； 圖9本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍尾部結構示意圖；
圖10本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍尾部第一活動關節(jié)結構示意圖；
圖11本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍尾部第二活動關節(jié)結構示意圖；
圖12本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍尾部第八活動關節(jié)結構示意圖；
圖13本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍腿部裝配結構示意圖；
圖14本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍髖關節(jié)結構示意圖；
圖15本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍大腿關節(jié)結構示意圖；
圖16本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍小腿關節(jié)結構示意圖；
圖17本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍腳掌關節(jié)結構示意圖；
圖18本發(fā)明中仿生液壓四足機器恐龍腳趾關節(jié)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0022 ] 如圖1至圖18所示，本發(fā)明的仿生液壓四足機器恐龍，包括恐龍軀干004以及連接恐龍軀干004上的頭頸部、尾部005和四條機械腿006以及與四條機械腿相連接的四只腳掌。
[0023]頭頸部由4個活動關節(jié)組成，分別為頭部001的上頌I和下頌4、上頸關節(jié)002、下頸關節(jié)003;頭部001的上、下頌I，4在液壓缸15驅(qū)動，實現(xiàn)恐龍嘴巴的張合，頭部的上頌I設置有兩只恐龍眼睛2，兩只恐龍眼睛2在步進電機3的控制下可以實現(xiàn)眼睛的眨動。
[0024]上頸關節(jié)002通過前、后轉(zhuǎn)動軸12，19連接于頭部的上頌I和下頸關節(jié)003，下頸關節(jié)003通過前、后兩個旋轉(zhuǎn)軸連接于上頸關節(jié)002和恐龍軀干004上，上頸關節(jié)002和下頸關節(jié)003分別通過伺服液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)機構的搖擺、俯仰動作，頭部001和下頸關節(jié)003通過連桿機構實現(xiàn)下頸關節(jié)003和頭部的聯(lián)動。
[0025]尾部005通過旋轉(zhuǎn)軸連接在恐龍的軀干部分004上，尾部005是由9個活動關節(jié)構成并依次通過9個縱橫交替的旋轉(zhuǎn)軸連接，在9個伺服液壓缸配合傳動下實現(xiàn)尾巴的全方位的搖擺。
[0026]四條機械腿006包括依次連接的髖關節(jié)5、大腿關節(jié)6、小腿關節(jié)7、腳掌8;髖關節(jié)5通過旋轉(zhuǎn)副和恐龍軀干004連接，并在髖關節(jié)液壓缸66驅(qū)動下實現(xiàn)恐龍機械腿側(cè)向姿態(tài)的調(diào)整;此外，髖關節(jié)5和大腿關節(jié)6，大腿關節(jié)6和小腿關節(jié)7，小腿關節(jié)7和腳掌8分別通過旋轉(zhuǎn)軸連接，并通過伺服液壓缸驅(qū)動;每個腳掌8上設置有三個腳趾9，腳趾9在液壓缸的驅(qū)動下實現(xiàn)靈活的轉(zhuǎn)動。
[0027]本發(fā)明，仿生恐龍的機構設計和真實恐龍外部特征具有很高的相似度，頭部機構設計采用液壓缸驅(qū)動和連桿聯(lián)動相結合，實現(xiàn)一個液壓缸控制兩個關節(jié)的聯(lián)動，尾巴通過9個關節(jié)9個旋轉(zhuǎn)軸的全新結構設計，具有9個自由度，通過液壓缸驅(qū)動能夠?qū)崿F(xiàn)尾巴自由靈活的全方位擺動。該結構設計能夠?qū)崿F(xiàn)恐龍嘴巴的張合，眼睛的眨動，頭頸的搖擺，腿部結構的行走，側(cè)擺等，外部特征逼真，控制方便，柔性好，穩(wěn)定性高。
[0028]結合圖1、圖2所示，頭部的上頌I和下頌4分別由半隆狀和長方形狀框架結構設置而成，上頌I后端設置為方形框架結構，方形框體結構底面設置一平面板，平面板上設有一鉸座，方形框體結構后端面設置有通孔圓柱11，與通孔圓柱11連接的是一折行連接桿13，折行連接桿13端部設置有一通孔14，折行連接桿端部通孔14與設置在連桿27上的軸配合連接，下頌4后端設置有折彎形面板10，折彎形面板10上設有一鉸座;頭部伺服液壓缸15的缸體尾部與設在上頌I的方形框體結構底平面上的一鉸座鉸接，頭部伺服液壓缸15的活塞端與設在下頌4的折彎形面板10下側(cè)的鉸座鉸接。頭部的上頌I和下頌4側(cè)面分別設有第一，二通孔16，17，頭部上頌I和下頌4側(cè)面通孔中設有銷軸，并通過銷軸連接，在頭部伺服液壓缸15的作用下實現(xiàn)頭部的上頌I和下頌4繞銷軸轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)所述恐龍嘴巴的張合。
[0029]頭部001上左右兩側(cè)設置有兩個恐龍眼睛2，恐龍眼睛2由半弧形上眼皮和錐球形眼珠構成，眼皮結構通過聯(lián)軸器連接在步進電機上，在步進電機的帶動下，可以實現(xiàn)眼皮的眨動。
[0030]結合圖3，圖4、圖5，上頸關節(jié)002由弧形框架結構設置而成，弧形框架結構前端面設有對稱的豎直通孔圓柱18，后端面設有一垂直通孔圓柱20，后端面垂直通孔圓柱20設有一折形連桿21，折形連桿21上設有一支撐鉸座。上頸關節(jié)002前端豎直通孔圓柱18與頭部后端一豎直的通孔圓柱11通過軸12連接實現(xiàn)一轉(zhuǎn)動副。上頸關節(jié)002后端面的豎直通孔圓柱18與下頸關節(jié)003前端面的對稱通孔圓柱22通過旋轉(zhuǎn)軸連接實現(xiàn)另一轉(zhuǎn)動副。
[0031]下頸關節(jié)003由梯形狀框架結構設置而成，梯形狀框架結構前端設有對稱通孔圓柱22，梯形狀框架結構前端設有一彎形連接板23，彎形連接板23上設有一通孔，彎形連接板23的通孔與一設置在連桿27上的軸相連接，梯形狀框架結構側(cè)面設有一平面板，平面板上設有一鉸座24，梯形狀框架結構后端面設有一水平通孔圓柱25，水平通孔圓柱25上設有一平面連桿，平面連桿端設有一平面體26，平面體26上設有一支撐鉸座。第一伺服液壓缸28尾部連接于下頸關節(jié)003側(cè)面上的鉸座24上，第一伺服液壓缸28活塞端與設置在上頸關節(jié)002后端面的通孔圓柱上的一折形連桿21上的鉸座相連接。第二伺服液壓29缸尾部連接于恐龍的軀體上的鉸座上，第二伺服液壓缸29活塞端與設置在下頸關節(jié)003后端面的水平通孔圓柱25上的一平面連桿上的鉸座相連接。下頸關節(jié)003前端面對稱通孔圓柱22與上頸關節(jié)002后端面一垂直通孔20通過旋轉(zhuǎn)軸19相連接形成一左右擺動的轉(zhuǎn)動副，下頸關節(jié)003后側(cè)面一水平通孔圓柱25與恐龍軀體上水平通孔圓柱30通過旋轉(zhuǎn)軸相配合連接形成一上下旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動副。
[0032]結合圖9至圖12，尾部005由9個活動關節(jié)通過9個縱橫交替的旋轉(zhuǎn)軸依次連接而成。9個活動關節(jié)分別通過9個伺服液壓缸的驅(qū)動，繞各關節(jié)旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)。尾部9個活動關節(jié)分別為尾部第一活動關節(jié)37、尾部第二活動關節(jié)38，尾部第三活動關節(jié)39、尾部第四活動40、尾部第五活動關節(jié)41、尾部第六活動關節(jié)42、尾部第七活動關節(jié)43、尾部第八活動關節(jié)44，第九活動關節(jié)45。各活動關節(jié)采用平面框架結構設計，前、后端各設有一相互垂直的旋轉(zhuǎn)副。
[0033]尾部第一活動關節(jié)37前端面通過水平第一旋轉(zhuǎn)軸連接于所述恐龍軀體上，后端面通過第一豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第二活動關節(jié)38前端；尾部第二活動關節(jié)38前端面通過水平第二旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第一活動關節(jié)37后端面，尾部后端面通過第二豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第三活動關節(jié)39前端面;尾部第三活動關節(jié)39前端面通過水平第三旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第二活動關節(jié)38后端面，尾部后端面通過第三豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第四活動關節(jié)40前端面；尾部第四活動關節(jié)40前端面通過水平第四旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第三活動關節(jié)39后端面，尾部后端面通過第三豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第四活動關節(jié)40前端面;尾部第五活動關節(jié)41前端面通過水平第五旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第四活動關節(jié)40后端面，尾部后端面通過第五豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第四活動關節(jié)40前端面;尾部第六活動關節(jié)42前端面通過水平第六旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第五活動關節(jié)41后端面，尾部后端面通過第六豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第五活動關節(jié)41前端面;尾部第七活動關節(jié)43前端面通過水平第七旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第六活動關節(jié)42后端面，尾部后端面通過第七豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第六活動關節(jié)42前端面;尾部第八活動關節(jié)44前端面通過水平第八旋轉(zhuǎn)軸連接于所述尾部第七活動關節(jié)43后端面，尾部后端面通過第八豎直旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第七活動關節(jié)43前端面;尾部第九活動關節(jié)45前端面通過水平第九旋轉(zhuǎn)軸連接于尾部第八活動關節(jié)42后端面。
[0034]尾部的第一活動關節(jié)伺服液壓缸46尾部連接于恐龍軀干004上，第一活動關節(jié)伺服液壓缸46活塞端連接于設在所述第一活動關節(jié)37前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架57上的鉸座上，第一活動關節(jié)37在第一活動關節(jié)伺服液壓缸46的驅(qū)動下繞第一活動旋轉(zhuǎn)軸58左右擺動；第二活動關節(jié)伺服液壓缸47尾部連接于設在所述第一活動關節(jié)下底部59的支撐鉸座上，第二活動關節(jié)伺服液壓缸47活塞端連接于設在所述第二活動關節(jié)38前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架62上鉸座上;第二活動關節(jié)38在第二活動關節(jié)伺服液壓缸47的驅(qū)動下繞第二活動旋轉(zhuǎn)軸上下擺動。第三活動關節(jié)伺服液壓缸48尾部連接于設在所述第二活動關節(jié)38內(nèi)側(cè)面63上的支撐鉸座上，第三活動關節(jié)伺服液壓缸48活塞端連接于設在第三活動關節(jié)39前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架上鉸座上;第三活動關節(jié)39在第三活動關節(jié)伺服液壓缸48的驅(qū)動下繞第三活動旋轉(zhuǎn)軸左右擺動。第四活動關節(jié)伺服液壓缸49尾部連接于設在第三活動關節(jié)39上底部的支撐鉸座上，第四活動關節(jié)伺服液壓缸49活塞端連接于設在第四活動關節(jié)40前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架上鉸座上;第四活動關節(jié)40在第四活動關節(jié)伺服液壓缸49的驅(qū)動下繞第四活動旋轉(zhuǎn)軸上下擺動。第五活動關節(jié)伺服液壓缸50尾部連接于設在第四活動關節(jié)40上內(nèi)側(cè)面上的支撐鉸座上，第五活動關節(jié)伺服液壓缸50活塞端連接于設在第五活動關節(jié)41前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架上鉸座上;第五活動關節(jié)41在第五活動關節(jié)伺服液壓缸50的驅(qū)動下繞第五活動旋轉(zhuǎn)軸左右擺動。第六活動關節(jié)伺服液壓缸51尾部連接于設在第五活動關節(jié)41上底部的支撐鉸座上，第六活動關節(jié)伺服液壓缸51活塞端連接于設在第六活動關節(jié)42前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架上鉸座上;第六活動關節(jié)42在第六活動關節(jié)伺服液壓缸51的驅(qū)動下繞第六活動旋轉(zhuǎn)軸上下擺動。第七活動關節(jié)伺服液壓缸52尾部連接于設在第六活動關節(jié)42上內(nèi)側(cè)面上的支撐鉸座上，第七活動關節(jié)伺服液壓缸52活塞端連接于設在第七活動關節(jié)43前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架上鉸座上;第七活動關節(jié)43在第七活動關節(jié)伺服液壓缸52的驅(qū)動下繞第七活動旋轉(zhuǎn)軸左右擺動;第八活動關節(jié)伺服液壓缸53尾部連接于設在第七活動關節(jié)43上底部的支撐鉸座上，第八活動關節(jié)伺服液壓缸53活塞端連接于設在第八活動關節(jié)44前端面旋轉(zhuǎn)副上的支撐架上鉸座上;第八活動關節(jié)44在第八活動關節(jié)伺服液壓缸53的驅(qū)動下繞第八活動旋轉(zhuǎn)軸上下擺動。第九活動關節(jié)伺服液壓缸54尾部連接于設在第八活動關節(jié)44上內(nèi)側(cè)面上的支撐鉸座上，第九活動關節(jié)伺服液壓缸54活塞端連接于設在第九活動關節(jié)45前端面旋轉(zhuǎn)副64上的支撐架65上的鉸座上;第九活動關節(jié)45在第九活動關節(jié)伺服液壓缸54的驅(qū)動下繞第九活動旋轉(zhuǎn)軸左右擺動。
[0035]結合圖13至圖18，機械腿的髖關節(jié)5設置為方形結構體，方形結構體內(nèi)側(cè)面設有第一支撐鉸座73，方形結構體側(cè)面設有第二支撐鉸座71以及與所述大腿連接的第三旋轉(zhuǎn)通孔72，方形結構體上部分設有一水平通孔70并通過銷軸與所述恐龍軀體鉸座34相連接。大腿關節(jié)6為條形狀結構體，兩端分別設有大腿第一、第二旋轉(zhuǎn)通孔74、78，大腿關節(jié)6側(cè)壁設有大腿第二支撐鉸座77以及大腿第一支撐鉸座75，第一、第二旋轉(zhuǎn)通孔74、78分別與髖關節(jié)5的第三旋轉(zhuǎn)通孔72、小腿旋轉(zhuǎn)軸79相連接。小腿關節(jié)7為條形狀結構體，上端設有小腿第一旋轉(zhuǎn)通孔79，下端設有小腿第二旋轉(zhuǎn)通孔82，小腿第一旋轉(zhuǎn)通孔79與大腿第二旋轉(zhuǎn)通孔78通過旋轉(zhuǎn)軸相連接，條形結構體側(cè)面設有小腿第一、第二支撐鉸座80、81。
[0036]腳掌8由馬蹄形結構設置而成，上面設置有腳掌第一、第二支撐鉸座83、84，前段設置有三個支撐鉸座85;腳掌第一、第二支撐鉸座83、84分別與腳掌液壓缸69和小腿第二旋轉(zhuǎn)通孔82連接，前端三個支撐鉸座85分別和三個腳趾9連接，并在腳趾液壓缸86的驅(qū)動下實現(xiàn)足止關節(jié)的運動。
[0037]腳趾9上端設置腳趾支撐鉸座91，后端設有鏈接鉸座90，前端為錐形狀腳趾92。腳趾液壓缸86—端連接于腳掌上支撐鉸座85上，另一端連接在腳趾的上端支撐鉸座91上，腳趾9通過腳趾支撐鉸座89和旋轉(zhuǎn)副與腳掌8連接。
[0038]髖關節(jié)液壓缸66缸體尾部與恐龍軀干上支撐鉸座相連接，髖關節(jié)液壓缸66活塞部與髖關節(jié)內(nèi)側(cè)面第一支撐鉸座73相鉸接。大腿液壓缸67缸體尾部與髖關節(jié)的第二支撐鉸座71相連接，大腿液壓缸67活塞部與大腿第二支撐鉸座77鉸接。小腿液壓缸68缸體尾部與大腿第一支撐鉸座75相鉸接，小腿液壓缸68活塞部與小腿第一支撐鉸座80相鉸接。
[0039]如圖7所示，恐龍軀干004由半隆形框架結構設置而成，恐龍軀干004上端設有一條長形脊骨31，脊骨31上設有圓臺形脊柱，恐龍軀干004中間設有左右對稱的12條骨架32，此結構設計，穩(wěn)定性好，和恐龍的真實結構相似，內(nèi)部空間大。
【主權項】
1.一種仿生液壓四足機器恐龍結構，包括頭部(001)、恐龍軀干(004)、連接在恐龍軀干(004)上的頭頸部、尾部(005)、四條機械腿(006)以及與四條機械腿(006)相連接的四只腳掌，其特征在于:所述頭頸部由四個活動關節(jié)組成，四個活動關節(jié)分別為頭部的上頌(I)和下頌(4)、上頸關節(jié)(002)、下頸關節(jié)(003);頭部的上、下頌(I，4)在頭部伺服液壓缸(15)驅(qū)動，實現(xiàn)恐龍嘴巴的張合，頭部的上頌(I)設置有兩只恐龍眼睛(2)，兩只恐龍眼睛(2)連接步進電機(3)，恐龍眼睛(2)在步進電機(3)的控制驅(qū)動下實現(xiàn)眼睛的眨動;所述上頸關節(jié)(002)分別通過前、后轉(zhuǎn)動軸(12，19)連接于頭部的上頌(I)和下頌(4)、下頸關節(jié)(003)，下頸關節(jié)(003)通過旋轉(zhuǎn)軸與恐龍軀干(004)連接，上頸關節(jié)(002)和下頸關節(jié)(003)分別連接有伺服液壓缸，通過伺服液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)機構的搖擺、俯仰動作;所述頭部(001)與下頸關節(jié)(003)之間通過連桿機構連接，實現(xiàn)下頸關節(jié)(003)和頭部(001)的聯(lián)動;所述尾部(005)通過旋轉(zhuǎn)軸連接在恐龍軀干(004)上，所述尾部(005)由九個活動關節(jié)構成，九個活動關節(jié)從頭至尾依次通過九個縱橫交替的旋轉(zhuǎn)軸連接，九個活動關節(jié)內(nèi)裝有九個伺服液壓缸，在九個伺服液壓缸配合傳動下實現(xiàn)尾巴的全方位的搖擺;所述四條機械腿(006)包括依次連接的髖關節(jié)(5)、大腿關節(jié)(6)、小腿關節(jié)(7)、腳掌(8);髖關節(jié)(5)通過旋轉(zhuǎn)副與恐龍軀干(004)連接，髖關節(jié)(5)與恐龍軀干(004)之間裝有髖關節(jié)液壓缸(66)，髖關節(jié)(5)在髖關節(jié)液壓缸(66)驅(qū)動下實現(xiàn)恐龍機械腿側(cè)向姿態(tài)的調(diào)整;所述髖關節(jié)(5)與大腿關節(jié)(6)之間、大腿關節(jié)(6)與小腿關節(jié)⑴之間、小腿關節(jié)(7)與腳掌(8)之間分別通過旋轉(zhuǎn)軸連接，并安裝伺服液壓缸，每個腳掌(8)上連接有三個腳趾(9)，腳掌(8)與腳趾(9)之間裝有腳趾液壓缸(86)，腳趾(9)在腳趾液壓缸(86)的驅(qū)動下實現(xiàn)靈活的轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權利要求1所述的仿生液壓四足機器恐龍結構，其特征在于:所述頭部的上頌(1)和下頌(4)分別為半隆狀和長方形狀框架結構，上頌(I)后端設置為方形框架結構，方形框體結構底面的平面板上設有鉸座，方形框體結構后端面設有通孔圓柱(11)，通孔圓柱(11)上固定連接折行連接桿(13)，折行連接桿(13)端部設置通孔(14)，通孔(14)與設置在連桿(27)上的軸配合連接，下頌(4)后端設置有折彎形面板(10)，折彎形面板(10)上設有鉸座;頭部伺服液壓缸(15)的缸體尾部與設在上頌(I)的方形框體結構底平面板上的鉸座鉸接，頭部伺服液壓缸(15)的活塞端與設在下頌(4)的折彎形面板(10)下側(cè)的鉸座鉸接;頭部的上頌(I)和下頌(4)側(cè)面分別設有通孔，頭部的上頌(I)和下頌(4)側(cè)面通孔中設有銷軸，并通過銷軸連接，在頭部伺服液壓缸(15)的作用下實現(xiàn)頭部的上頌(I)和下頌(4)繞銷軸轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)所述恐龍嘴巴的張合。3.根據(jù)權利要求1所述的仿生液壓四足機器恐龍結構，其特征在于:所述上頸關節(jié)(002)為弧形框架結構，弧形框架結構前端面設有對稱的豎直通孔圓柱(18)，后端面設有垂直通孔圓柱(20)，后端面垂直通孔圓柱(20)設有折形連桿(21)，折形連桿(21)上設有支撐鉸座， 上頸關節(jié)(002)前端豎直通孔圓柱(18)與頭部(001)后端通孔圓柱(11)通過軸(12)連接實現(xiàn)一轉(zhuǎn)動副;所述上頸關節(jié)(002)后端面的豎直通孔圓柱(18)與下頸關節(jié)(003)前端面的對稱通孔圓柱(22)通過旋轉(zhuǎn)軸連接實現(xiàn)另一轉(zhuǎn)動副。4.根據(jù)權利要求1所述的仿生液壓四足機器恐龍結構，其特征在于:所述下頸關節(jié)(003)為梯形狀框架結構，梯形狀框架結構前端設有對稱通孔圓柱(22)和彎形連接板(23)，彎形連接板(23)上設有通孔，彎形連接板(23)的通孔與設置在連桿(27)上的軸相連接，梯形狀框架結構側(cè)面的平面板上設有鉸座(24)，梯形狀框架結構后端面設有水平通孔圓柱(25)，水平通孔圓柱(25)上設有平面連桿及平面體(26)，平面體(26)上設有支撐鉸座;第一伺服液壓缸(28)尾部連接于下頸關節(jié)(003)側(cè)面上的鉸座(24)上，第一伺服液壓缸(28)活塞端與設置在上頸關節(jié)(002)后端面的通孔圓柱上的折形連桿(21)上的鉸座相連接;第二伺服液壓(29)缸尾部連接于恐龍軀干上的鉸座上，第二伺服液壓缸(29)活塞端與設置在下頸關節(jié)(003)后端面的水平通孔圓柱(25)上的一平面連桿上的鉸座相連接;下頸關節(jié)(003)前端面對稱通孔圓柱(22)與上頸關節(jié)(002)后端面的垂直通孔(20)通過旋轉(zhuǎn)軸(19)相連接形成左右擺動的轉(zhuǎn)動副，下頸關節(jié)(003)后側(cè)面的水平通孔圓柱(25)與恐龍軀體上的水平通孔圓柱(30)通過旋轉(zhuǎn)軸相配合連接形成上下旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動副。5.根據(jù)權利要求1所述的仿生液壓四足機器恐龍結構，其特征在于:所述尾部的九個活動關節(jié)分別為尾部第一活動關節(jié)(37)、尾部第二活動關節(jié)(38)，尾部第三活動關節(jié)(39)、尾部第四活動(40)、尾部第五活動關節(jié)(41)、尾部第六活動關節(jié)(42)、尾部第七活動關節(jié)(43)、尾部第八活動關節(jié)(44)，第九活動關節(jié)(45)，各活動關節(jié)為平面框架結構，平面框架結構前、后端各設有一相互垂直的旋轉(zhuǎn)副，所述九個活動關節(jié)分別通過九個伺服液壓缸的驅(qū)動，繞各關節(jié)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)擺動。6.根據(jù)權利要求1所述的仿生液壓四足機器恐龍結構，其特征在于:所述髖關節(jié)(5)為方形結構體，方形結構體內(nèi)側(cè)面設有第一支撐鉸座(73)，方形結構體側(cè)面設有第二支撐鉸座(71)以及與所述大腿連接的第三旋轉(zhuǎn)通孔(72)，方形結構體上部設有水平通孔(70)并通過銷軸與恐龍軀體鉸座(34)相連接;所述大腿關節(jié)(6)為條形狀結構體，兩端分別設有大腿第一、第二旋轉(zhuǎn)通孔(74，78)，大腿關節(jié)(6)側(cè)壁設有大腿第二支撐鉸座(77)以及大腿第一支撐鉸座(75)，第一、第二旋轉(zhuǎn)通孔(74、78)分別與髖關節(jié)(5)的第三旋轉(zhuǎn)通孔(72)、小腿旋轉(zhuǎn)軸(79)相連接;所述小腿關節(jié)(7)為條形狀結構體，上端設有小腿第一旋轉(zhuǎn)通孔(79)，下端設有小腿第二旋轉(zhuǎn)通孔(82)，小腿第一旋轉(zhuǎn)通孔(79)與大腿第二旋轉(zhuǎn)通孔(78)通過旋轉(zhuǎn)軸相連接，條形結構體側(cè)面設有小腿第一、第二支撐鉸座(80，81);髖關節(jié)液壓缸(66)缸體尾部與恐龍軀干上支撐鉸座相連接，髖關節(jié)液壓缸(66)活塞部與髖關節(jié)內(nèi)側(cè)面的第一支撐鉸座(73)相鉸接;大腿液壓缸(67)缸體尾部與髖關節(jié)的第二支撐鉸座(71)相連接，大腿液壓缸(67)活塞部與大腿第二支撐鉸座(77)鉸接;小腿液壓缸(68)缸體尾部與大腿第一支撐鉸座(75)相鉸接，小腿液壓缸(68)活塞部與小腿第一支撐鉸座(80)相鉸接。7.根據(jù)權利要求1所述的仿生液壓四足機器恐龍結構，其特征在于:所述腳掌(8)由馬蹄形結構設置而成，馬蹄形結構上面設置有腳掌第一、第二支撐鉸座(83，84)，馬蹄形結構前端設置有三個支撐鉸座(85);腳掌第一、第二支撐鉸座(83、84)分別與腳掌液壓缸(69)和小腿第二旋轉(zhuǎn)通孔(82)連接，三個支撐鉸座(85)分別與三個腳趾(9)連接;所述腳趾(9)上端設置腳趾支撐鉸座(91)，后端設有鏈接鉸座(90)，前端為錐形狀腳趾(92);腳趾液壓缸(86)一端連接于腳掌上支撐鉸座(85)上，另一端連接在腳趾的上端支撐鉸座(91)上，腳趾(9)通過腳趾支撐鉸座(89)和旋轉(zhuǎn)副與腳掌(8)連接，并在腳趾液壓缸(86)的驅(qū)動下實現(xiàn)趾關節(jié)的運動。8.根據(jù)權利要求1所述的仿生液壓四足機器恐龍結構，其特征在于:所述恐龍軀干(004)由半隆形框架結構設置而成，半隆形框架結構上端設有一條長形脊骨(31)，脊骨(31)上設有圓臺形脊柱，半隆形框架結構中間設有左右對稱的(12)條骨架(32)。
【文檔編號】B25J11/00GK105965514SQ201610301644
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】宮赤坤, 張吉祥, 袁立鵬
【申請人】上海理工大學