可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種脊柱模塊，尤其涉及一種可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊，適用于仿生機(jī)器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前關(guān)于絕大多數(shù)仿生多足機(jī)器人脊柱的研究，均是以剛性軀干為模型，并不考慮系統(tǒng)構(gòu)件的變形，而且無法實現(xiàn)主動控制并驅(qū)動脊柱，只能實現(xiàn)被動驅(qū)動。而實際上運(yùn)動生物的肌肉、腱和韌帶像彈簧一樣能夠儲存和釋放能量，其運(yùn)動過程中具有柔性變形，動力學(xué)形態(tài)復(fù)雜。特別是奔跑、跳躍的生物，如果采用純剛性模型必定不能夠合理地解釋生物運(yùn)動的力學(xué)性能，而且被動驅(qū)動脊柱模型，在運(yùn)動過程中，必然導(dǎo)致能量的消耗較大，導(dǎo)致運(yùn)動過程中能量的利用率下降，從而使機(jī)器人在快速行走的速度和效率提升上具有很大局限性。
[0003]中國專利(CN102673674A)公開的一種四足機(jī)器人仿生彈性脊柱機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在脊柱轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)上安裝兩個左右對稱的扭簧，脊柱關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動與扭簧的彎曲約束在一起，通過氣動肌腱的主動伸縮來控制脊柱關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動。該機(jī)構(gòu)采用伸縮運(yùn)動來實現(xiàn)脊柱關(guān)節(jié)的彎曲運(yùn)動，對機(jī)構(gòu)的沖擊比較大;通過改變動力源的運(yùn)動行程來改變脊柱的彎曲大小；調(diào)節(jié)氣動肌腱的伸縮速度來改變彈性脊柱的彈性系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、脊柱的長度不可變并參照貓科動物的脊柱結(jié)構(gòu)，而提供一種可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:包括舵機(jī)、舵角、脊柱節(jié)一、脊柱模塊、脊柱節(jié)二和連桿，舵機(jī)安裝在脊柱節(jié)一的端部，連桿的一端通過轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在舵機(jī)上的舵角鉸接，連桿的另一端通過銷軸與脊柱節(jié)二鉸接，脊柱節(jié)一與脊柱節(jié)二之間設(shè)置有脊柱模塊，所述脊柱模塊包括前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)，后脊柱節(jié)上設(shè)置有連接圓柱，前脊柱節(jié)上設(shè)置與連接圓柱配合的圓孔，且連接圓柱上套有彈簧且連接圓柱的端部設(shè)置有螺釘，脊柱節(jié)一、脊柱節(jié)二與脊柱模塊之間的連接方式與前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)之間的連接方式相同。
[0006]本實用新型還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0007]1.所述脊柱模塊至少有兩個，脊柱模塊之間的連接方式與每個脊柱模塊的前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)之間的連接方式相同。
[0008]2.所述的脊柱節(jié)一、脊柱節(jié)二、前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)均是三角形脊柱節(jié)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型通過動力源的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)了脊柱模塊的彎曲運(yùn)動，對機(jī)構(gòu)的沖擊小;本實用新型可以通過改變?nèi)切渭怪K的數(shù)量來改變脊柱長度大小;本實用新型可以改變脊柱模塊的運(yùn)動幅度和三角形脊柱模塊的數(shù)量，幫助四足機(jī)器人增加腿部的運(yùn)動范圍。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011 ]圖2是本實用新型的脊柱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013]結(jié)合圖1至圖2，本實用新型包括舵機(jī)1，固定孔一2，舵角3，轉(zhuǎn)軸4，脊柱節(jié)一5，連桿6，脊柱模塊7，銷軸8，脊柱節(jié)二 9，固定孔二 10，彈簧11，螺釘12，前脊柱節(jié)13，后脊柱節(jié)14，連接圓柱15。具體的說是:如圖1所示，舵機(jī)I上一側(cè)有固定孔一 2可固定在四足機(jī)器人的軀干前端上，另一側(cè)固定在脊柱節(jié)一 5上。連桿6的一端通過轉(zhuǎn)軸4與舵角3連接，另一端通過銷軸8與脊柱節(jié)二 9連接。脊柱節(jié)二 9通過固定孔二 10固定在四足機(jī)器人的軀干后端。舵機(jī)I通過舵角3帶動連桿6繞轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動，從而使脊柱彎曲運(yùn)動。脊柱節(jié)一 5與脊柱模塊7、脊柱節(jié)二 9與脊柱模塊7、多個脊柱模塊之間也是通過彈簧11和螺釘12連接，通過改變脊柱模塊7的數(shù)量可以改變脊柱的長度，進(jìn)而實現(xiàn)可變長度。
[0014]脊柱模塊7組成方式如圖2所示，脊柱模塊7主要由彈簧11、螺釘12、前脊柱節(jié)13、后脊柱節(jié)14組成。前脊柱節(jié)13與后脊柱節(jié)14的連接通過連接圓柱15與螺釘12相互配合實現(xiàn)，并且連接圓柱15上套有彈簧11。由于彈簧11的具有彈性變形的特點(diǎn)，因而脊柱節(jié)之間可以發(fā)生輕微的彎曲運(yùn)動。
[0015]本實用新型的工作過程如下:本實用新型在實際使用和操作過程中，舵機(jī)I逆時針轉(zhuǎn)動一定的度數(shù)，通過舵角3帶動連桿6繞轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動，由于舵機(jī)I與脊柱節(jié)一 5連接，連桿的另一側(cè)通過銷軸8與脊柱節(jié)二 8連接，從而使脊柱發(fā)生彎曲運(yùn)動。并且可以通過改變舵機(jī)I的轉(zhuǎn)動幅度從而改變脊柱彎曲運(yùn)動的幅度，通過改變脊柱模塊7的數(shù)量來改變脊柱的長度，從而幫助四足機(jī)器人增加腿部的運(yùn)動范圍。
[0016]—種可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊，包括三角形脊柱模塊和驅(qū)動模塊，其中驅(qū)動模塊固定在三角形脊柱模塊端部，帶動三角形脊柱模塊運(yùn)動。三角形脊柱模塊包含三角形脊柱節(jié)，螺釘，彈簧，三角形脊柱節(jié)之間通過螺釘連接在一起，并在連接圓柱上套有彈簧。同時增加三角形脊柱模塊的個數(shù)可以改變脊柱的長度大小。驅(qū)動模塊由舵機(jī)，舵角，轉(zhuǎn)軸，銷軸，連桿組成，舵機(jī)與舵角連接在一起，連桿一端通過轉(zhuǎn)軸與舵角連接，連桿的另一端通過銷軸與末端的三角形脊柱節(jié)連接。舵機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而使脊柱發(fā)生彎曲運(yùn)動，同時改變舵機(jī)的運(yùn)動幅度可以調(diào)節(jié)脊柱的彎曲運(yùn)動幅度。
【主權(quán)項】
1.可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊，其特征在于:包括舵機(jī)、舵角、脊柱節(jié)一、脊柱模塊、脊柱節(jié)二和連桿，舵機(jī)安裝在脊柱節(jié)一的端部，連桿的一端通過轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在舵機(jī)上的舵角鉸接，連桿的另一端通過銷軸與脊柱節(jié)二鉸接，脊柱節(jié)一與脊柱節(jié)二之間設(shè)置有脊柱模塊，所述脊柱模塊包括前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)，后脊柱節(jié)上設(shè)置有連接圓柱，前脊柱節(jié)上設(shè)置與連接圓柱配合的圓孔，且連接圓柱上套有彈簧且連接圓柱的端部設(shè)置有螺釘，脊柱節(jié)一、脊柱節(jié)二與脊柱模塊之間的連接方式與前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)之間的連接方式相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊，其特征在于:所述脊柱模塊至少有兩個，脊柱模塊之間的連接方式與每個脊柱模塊的前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)之間的連接方式相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊，其特征在于:所述的脊柱節(jié)一、脊柱節(jié)二、前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)均是三角形脊柱節(jié)。
【專利摘要】本實用新型提供一種可變運(yùn)動幅度和可變長度的脊柱模塊，包括舵機(jī)、舵角、脊柱節(jié)一、脊柱模塊、脊柱節(jié)二和連桿，舵機(jī)安裝在脊柱節(jié)一的端部，連桿的一端通過轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在舵機(jī)上的舵角鉸接，連桿的另一端通過銷軸與脊柱節(jié)二鉸接，脊柱節(jié)一與脊柱節(jié)二之間設(shè)置有脊柱模塊，所述脊柱模塊包括前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)，后脊柱節(jié)上設(shè)置有連接圓柱，前脊柱節(jié)上設(shè)置與連接圓柱配合的圓孔，且連接圓柱上套有彈簧且連接圓柱的端部設(shè)置有螺釘，脊柱節(jié)一、脊柱節(jié)二與脊柱模塊之間的連接方式與前脊柱節(jié)和后脊柱節(jié)之間的連接方式相同。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，對機(jī)構(gòu)的沖擊小，能幫助四足機(jī)器人增加腿部的運(yùn)動范圍。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN205201516
【申請?zhí)枴緾N201520998197
【發(fā)明人】陳東良, 周凱, 莊博, 王博, 張志遠(yuǎn), 劉沖, 陳磊, 汪永遠(yuǎn), 李寧杰, 段鵬
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月4日