專利名稱：具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙足機(jī)器人，尤其是一種具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前雙足機(jī)器人移動(dòng)方式能耗較低，對非結(jié)構(gòu)環(huán)境具有較好的適應(yīng)性，例如巷道和活動(dòng)空間較小的危險(xiǎn)區(qū)域，具有更好的機(jī)動(dòng)性和更強(qiáng)的避障能力。國內(nèi)外雙足機(jī)器人的研究取得了豐碩的成果。美國波士頓動(dòng)力公司于2009年推出第一代液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人“petman”，2011 年9月推出第二代“petman”，它的職能是為美軍實(shí)驗(yàn)防護(hù)服裝。日本本田公司推出的 “ASIM0”，它的目標(biāo)是家庭服務(wù)。中國專利文獻(xiàn)CN101856286A公開了“一種用于下肢假肢性能測試的雙足步行機(jī)器人裝置”，該裝置用于智能下肢假肢定量測試和評估。中國專利文獻(xiàn) CN101229826A公開了 “一種雙足機(jī)器人的下肢機(jī)構(gòu)”，該機(jī)構(gòu)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，基本不具有負(fù)重能力。中國專利文獻(xiàn)CN101565064A公開了“一種雙足機(jī)器人步行機(jī)構(gòu)”，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)較多的仿人動(dòng)作，基本不具有負(fù)重能力。中國專利文獻(xiàn)CN101121424A公開了 “一種多自由度的雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)”，該機(jī)構(gòu)具有一定的承載能力，但是機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。目前，雙足機(jī)器人研究，大都追求仿人的動(dòng)作及與人的交流。機(jī)器人基本不具有負(fù)重能力。近年來，雙足負(fù)重機(jī)器人的研究已逐步展開。2005年日本國際博覽會(huì)(簡稱為"愛知世博會(huì)")豐田公司展出“I-foot”的載人機(jī)器人，可搭載一名體重在70公斤以下的駕駛員，同時(shí)可以搬動(dòng)60公斤左右的重物，身高2. 36m，其自身重量為200公斤，機(jī)構(gòu)比較笨重。日本千葉工業(yè)大學(xué)未來機(jī)器人研究中心研制出可以搬運(yùn)IOOkg的人或重物的雙足步行機(jī)器人“Core”，這是目前世界上雙足機(jī)器人可以搬運(yùn)的最大重量。Core作為原型機(jī)，高I. 915米，重230kg，在關(guān)節(jié)部位總共搭載了 12 臺(tái)強(qiáng)力大型馬達(dá)從而實(shí)現(xiàn)IOOkg的載重。運(yùn)動(dòng)能力相對較差?，F(xiàn)有負(fù)重型機(jī)器人機(jī)構(gòu)比較笨重，運(yùn)動(dòng)能力相對較差，而且，大都采用電驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人自身重量比較大。開發(fā)一種、機(jī)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)并且具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人具有理論和實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單、具有越障能力、能夠轉(zhuǎn)向、易于維護(hù)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力強(qiáng)，具有負(fù)載能力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，包括兩條機(jī)器人腿，所述每條機(jī)器人腿上部均與一個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連，所述機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置于機(jī)器人軀干上，所述每條機(jī)器人腿下部均連接有一只機(jī)器人足；所述每條機(jī)器人腿、每個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和每一只機(jī)器人足均采用液壓驅(qū)動(dòng)；其中，一條機(jī)器人腿、一個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和一只機(jī)器人足上共設(shè)有一個(gè)以機(jī)器人軀干法向?yàn)檩S的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副I、一個(gè)側(cè)向主動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副II、一個(gè)側(cè)向被動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副VI及三個(gè)前向主動(dòng)自由度分別是轉(zhuǎn)動(dòng)副III、 轉(zhuǎn)動(dòng)副IV和轉(zhuǎn)動(dòng)副V。所述每個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)均由主動(dòng)部分和從動(dòng)部分組成；所述主動(dòng)部分包括液壓馬達(dá)、直齒齒輪、止動(dòng)墊圈I和螺釘，所述液壓馬達(dá)安裝于機(jī)器人軀干上，液壓馬達(dá)的輸出軸向下穿過機(jī)器人軀干，直齒齒輪安裝在液壓馬達(dá)輸出軸上，軸端的固定方式為止動(dòng)墊圈I加螺釘；所述從動(dòng)部分包括單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸、側(cè)擺油缸固定支架、機(jī)器人腿支架、角位移傳感器和角位移傳感器支架；所述單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸穿過機(jī)器人軀干并通過軸承裝置固定于機(jī)器人軀干上，角位移傳感器通過角位移傳感器支架安裝于軸承裝置頂端，且角位移傳感器與單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸相連；單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸與主動(dòng)部分的直齒齒輪相嚙合，單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸下端與機(jī)器人腿支架相連，機(jī)器人腿支架上設(shè)置有側(cè)擺油缸固定支架。所述軸承裝置包括軸承蓋、圓螺母、止動(dòng)墊圈、圓錐滾子軸承I、軸承支撐架、圓錐滾子軸承II，所述圓錐滾子軸承I和圓錐滾子軸承II的外圈寬對寬反裝，上下安裝于軸承支撐架中，所述軸承蓋固定于軸承支撐架上部，圓錐滾子軸承I和軸承蓋之間由下向上設(shè)有止動(dòng)墊圈和圓螺母。所述軸承支撐架下端設(shè)有能夠固定于機(jī)器人軀干上的法蘭盤。所述軸承蓋上設(shè)有供單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸穿過的孔。所述每條機(jī)器人腿均由三段依次連接的腿節(jié)組成，其中，三段依次連接的腿節(jié)由上而下分別為機(jī)器人腿節(jié)I、機(jī)器人大腿、機(jī)器人小腿；所述機(jī)器人腿節(jié)I，通過軸線沿軀干縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)副II和液壓伺服油缸I與機(jī)器人腿支架相連；所述機(jī)器人大腿，通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副III和液壓伺服油缸II與機(jī)器人腿節(jié)I連接；所述機(jī)器人小腿，通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副IV和液壓伺服油缸III與機(jī)器人大腿連接；所述液壓伺服油缸I 一端鉸接于所述側(cè)擺油缸固定支架上，另一端鉸接于機(jī)器人腿節(jié)I內(nèi)側(cè)面上。所述液壓伺服油缸II 一端鉸接于機(jī)器人腿節(jié)I上，另一端鉸接于機(jī)器人大腿上。所述液壓伺服油缸III 一端鉸接于機(jī)器人大腿上，另一端鉸接于機(jī)器人小腿上。
所述每一個(gè)機(jī)器人足，均通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副V和液壓伺服油缸IV與機(jī)器人小腿連接；每一個(gè)機(jī)器人足均包括足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I，圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧，轉(zhuǎn)動(dòng)軸，液壓伺服油缸連接架，阻尼器，足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II，足部支撐板I，足部支撐板II，緩沖裝置，六維力傳感器，套筒；所述足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I和足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II固定于足部支撐板I上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸兩端分別伸入足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I和足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II中，伸入足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上套有圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧，伸入足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上套有套筒，靠近足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有阻尼器；液壓伺服油缸連接架設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)器人小腿鉸接組成轉(zhuǎn)動(dòng)副V;液壓伺服油缸IV —端鉸接于機(jī)器人小腿上，另一端鉸接于液壓伺服油缸連接架上；所述足部支撐板I下部通過六維力傳感器連接有足部支撐板II，足部支撐板II下部設(shè)有緩沖裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)副VI是被動(dòng)運(yùn)動(dòng)自由度，當(dāng)液壓伺服油缸I，推動(dòng)機(jī)器人腿側(cè)擺時(shí)，為保證機(jī)器人足與地面的充分接觸，機(jī)器人足底繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度，當(dāng)機(jī)器人足離地時(shí)，圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧提供機(jī)器人足底運(yùn)動(dòng)的恢復(fù)力。阻尼器限制機(jī)器人腿擺動(dòng)時(shí)，足底相對于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。所述每一個(gè)液壓伺服油缸均包括電液伺服閥、液壓缸、線位移傳感器和力傳感器， 力傳感器安裝在液壓缸的缸桿上，線位移傳感器安裝液壓缸的一側(cè)；電液伺服閥與液壓缸為一體結(jié)構(gòu)。機(jī)器人負(fù)重時(shí)，采用靜步態(tài)行走。首先，機(jī)器人雙足支撐，機(jī)器人重心先向右移，根據(jù)左足六維力傳感器反饋信息確定左腿的抬腿時(shí)刻，左腿相對于機(jī)器人軀干向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，右腿相對于機(jī)器人軀干向后運(yùn)動(dòng)，右足保持與地面的相對靜止；重心恢復(fù)的同時(shí)左腿落下，機(jī)器人由單足支撐變?yōu)殡p足支撐；機(jī)器人重心左移，根據(jù)右足六維力傳感器反饋信息確定右腿的抬腿時(shí)刻，右腿相對于機(jī)器人軀干向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，左腿相對于機(jī)器人軀干向后運(yùn)動(dòng)，左足與地面保持相對靜止；重心恢復(fù)的同時(shí)右腿落下，機(jī)器人由單足支撐變?yōu)殡p足支撐，一個(gè)邁步周期結(jié)束。機(jī)器人負(fù)重較小或者不負(fù)重行走時(shí)，重心加速側(cè)移的同時(shí)，機(jī)器人抬腿，側(cè)移的加速度根據(jù)六維力傳感器反饋值進(jìn)行調(diào)整。以支撐腿和機(jī)器人軀干相對前向加速度的變化，保持機(jī)器人縱向平穩(wěn)，以軀干3 側(cè)向位置及側(cè)向加速度變化，保持機(jī)器人側(cè)向平穩(wěn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)(I)采用液壓驅(qū)動(dòng)，使機(jī)器人功率/質(zhì)量比大，工作平穩(wěn)，可進(jìn)行無級(jí)調(diào)速、且調(diào)速范圍大，使機(jī)器人具有更大的負(fù)重能力；(2)每條腿有五個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)，一個(gè)被動(dòng)關(guān)節(jié)，可保證機(jī)器人具有較強(qiáng)的行走能力和地形適應(yīng)能力。(3)機(jī)器人二個(gè)轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)采用液壓馬達(dá)，其余八個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)采用完全相同的液壓伺服油缸驅(qū)動(dòng)，使機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)。


圖I是本發(fā)明機(jī)器人立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明機(jī)器人前視圖；圖4是本發(fā)明機(jī)器人右視圖；圖5是本發(fā)明機(jī)器人足的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明機(jī)器人足的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明液壓伺服油缸示意圖中1.機(jī)器人腿，2.機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，3.機(jī)器人軀干，4.機(jī)器人軀干與腿的連接裝置，5.機(jī)器人足，6.軸承蓋，7.圓螺母，8.止動(dòng)墊圈II，9.圓錐滾子軸承I，10.軸承支撐架，11.圓錐滾子軸承II，12.單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸，13.側(cè)擺油缸固定支架，14.機(jī)器人腿支架，15.液壓馬達(dá)，16.直齒齒輪，17.止動(dòng)墊圈I，18.螺釘，19.角位移傳感器， 20.角位移傳感器支架，21.轉(zhuǎn)動(dòng)副I，22.轉(zhuǎn)動(dòng)副II，23.液壓伺服油缸I，24.機(jī)器人腿節(jié) 1,25.液壓伺服油缸II，26.轉(zhuǎn)動(dòng)副III，27.機(jī)器人大腿，28.液壓伺服油缸III，29.轉(zhuǎn)動(dòng)副IV，30.機(jī)器人小腿，31.液壓伺服油缸IV，32.轉(zhuǎn)動(dòng)副V，33.足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I，34.圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧，35.轉(zhuǎn)動(dòng)軸，36.液壓伺服油缸連接架，37.轉(zhuǎn)動(dòng)副VI，38.阻尼器，39.足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II，40.足部支撐板Ι，41.足部支撐板ΙΙ，42.緩沖裝置，43.六維力傳感器， 44.套筒，45.力傳感器，46.液壓缸，47.線位移傳感器，48.電液伺服閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖I所示，一種具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其包括兩條機(jī)器人腿I、兩個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2、機(jī)器人軀干3、兩個(gè)機(jī)器人軀干與腿的連接裝置4、兩只機(jī)器人足5。本發(fā)明具有一個(gè)以軀干法向?yàn)檩S的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副121、一個(gè)側(cè)向主動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副1122、一個(gè)側(cè)向被動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副VI37及三個(gè)前向主動(dòng)自由度分別是轉(zhuǎn)動(dòng)副 11126、轉(zhuǎn)動(dòng)副IV29和轉(zhuǎn)動(dòng)副V32。如圖2所示，所述機(jī)器人每條腿上的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2，由主動(dòng)部分和從動(dòng)部分組成。主動(dòng)部分包括液壓馬達(dá)15、直齒齒輪16、止動(dòng)墊圈117、螺釘18，直齒齒輪16安裝在液壓馬達(dá)15輸出軸上，軸端的固定方式為止動(dòng)墊圈117加螺釘18 ;從動(dòng)部分包括軸承蓋6、圓螺母7、止動(dòng)墊圈118、圓錐滾子軸承19、軸承支撐架10、圓錐滾子軸承1111、單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸12、側(cè)擺油缸固定支架13、機(jī)器人腿支架14、角位移傳感器19、角位移傳感器支架20。圓錐滾子軸承19和圓錐滾子軸承1111，外圈寬對寬反裝，雙支點(diǎn)各單向固定。角位移傳感器19與單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸12相連，角位移傳感器支架20安裝在軸承蓋6 上。轉(zhuǎn)向時(shí)，機(jī)器人采用靜步態(tài)轉(zhuǎn)向，機(jī)體小角度多次旋轉(zhuǎn)達(dá)到轉(zhuǎn)向角度要求。機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)，機(jī)器人雙足支撐，機(jī)器人重心先向右移，根據(jù)左足六維力傳感器43反饋信息確定左腿抬腿時(shí)刻，左足離地，根據(jù)控制系統(tǒng)指令，左腿液壓馬達(dá)15作動(dòng)，安裝在左腿液壓馬達(dá)15上的直齒齒輪16與左腿單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)齒輪軸12哨合傳動(dòng)。由于機(jī)器人腿支架14與左腿單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)齒輪軸12及側(cè)擺油缸固定支架13剛性連接，機(jī)器人左腿與左腿單腿轉(zhuǎn)向從動(dòng)齒輪軸12旋轉(zhuǎn)相同的角度，左腿角位移傳感器19反饋數(shù)據(jù)與控制回路形成閉環(huán)。達(dá)到初始設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，左腿旋轉(zhuǎn)結(jié)束。右足支撐狀態(tài)下，機(jī)器人重心恢復(fù)，同時(shí)，左足落下；機(jī)器人重新雙足支撐，重心向左移，根據(jù)右足六維力傳感器43反饋信息確定右腿抬腿時(shí)刻，右腿旋轉(zhuǎn)過程與左腿相同。多次重復(fù)上述過程至達(dá)到機(jī)器人整體轉(zhuǎn)向要求。如圖3、4所示，每條機(jī)器人腿，均由三段依次連接的腿節(jié)組成。其中，三段依次連接的腿節(jié)由上而下分別為機(jī)器人腿節(jié)124、機(jī)器人大腿27、機(jī)器人小腿30。機(jī)器人腿節(jié) 124，通過軸線沿軀干縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)副1122和液壓伺服油缸I 23與機(jī)器人腿支架14相連；機(jī)器人大腿27，通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副ΙΙΙ26和液壓伺服油缸1125與機(jī)器人腿節(jié)124 連接；機(jī)器人小腿30，通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副IV29和液壓伺服油缸ΙΙΙ28與機(jī)器人大腿27連接；機(jī)器人足5，通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副V32和液壓伺服油缸IV31與機(jī)器人小腿30連接。如圖5、6所示，所述機(jī)器人足包括足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架133，圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧34，轉(zhuǎn)動(dòng)軸35，液壓伺服油缸連接架36，阻尼器38，足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架1139，足部支撐板140，足部支撐板1141，緩沖裝置42，六維力傳感器43，套筒44。轉(zhuǎn)動(dòng)副VI37是被動(dòng)運(yùn)動(dòng)自由度，當(dāng)液壓伺服油缸123，推動(dòng)機(jī)器人腿偏轉(zhuǎn)時(shí)，為保證機(jī)器人足5與地面的充分接觸，機(jī)器人足底繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸35旋轉(zhuǎn)一定角度，當(dāng)機(jī)器人足5離地時(shí)，圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧34提供機(jī)器人足底運(yùn)動(dòng)的恢復(fù)力。阻尼器38限制機(jī)器人腿擺動(dòng)時(shí)，足底相對于轉(zhuǎn)動(dòng)軸35的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖7所示，所述每一個(gè)液壓伺服油缸均包括電液伺服閥48、液壓缸46、線位移傳感器47和力傳感器45，力傳感器45安裝在液壓缸46的缸桿上，線位移傳感器47安裝液壓缸46的一側(cè)。機(jī)器人負(fù)重時(shí)，采用靜步態(tài)行走。首先，機(jī)器人雙足支撐，機(jī)器人重心先向右移，根據(jù)左足六維力傳感器43反饋信息確定左腿的抬腿時(shí)刻，左腿相對于軀干3向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，右腿相對于軀干3向后運(yùn)動(dòng)，右足保持與地面的相對靜止；重心恢復(fù)的同時(shí)左腿落下， 機(jī)器人由單足支撐變?yōu)殡p足支撐；機(jī)器人重心左移，根據(jù)右足六維力傳感器43反饋信息確定右腿的抬腿時(shí)刻，右腿相對于軀干3向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，左腿相對于軀干3向后運(yùn)動(dòng)，左足與地面保持相對靜止；重心恢復(fù)的同時(shí)右腿落下，機(jī)器人由單足支撐變?yōu)殡p足支撐，一個(gè)邁步周期結(jié)束。機(jī)器人負(fù)重較小或者不負(fù)重行走時(shí)，重心加速側(cè)移的同時(shí)，機(jī)器人抬腿，側(cè)移的加速度根據(jù)六維力傳感器43反饋值進(jìn)行調(diào)整。以支撐腿和軀干3相對前向加速度的變化，保持機(jī)器人縱向平穩(wěn)，以軀干3側(cè)向位置及側(cè)向加速度變化，保持機(jī)器人側(cè)向平穩(wěn)。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，包括兩條機(jī)器人腿， 所述每條機(jī)器人腿上部均與一個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連，所述機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置于機(jī)器人軀干上，所述每條機(jī)器人腿下部均連接有一只機(jī)器人足；所述每條機(jī)器人腿、每個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和每一只機(jī)器人足均采用液壓驅(qū)動(dòng)；其中，一條機(jī)器人腿、一個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和一只機(jī)器人足上共設(shè)有一個(gè)以機(jī)器人軀干法向?yàn)檩S的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副I、一個(gè)側(cè)向主動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副II、一個(gè)側(cè)向被動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副VI及三個(gè)前向主動(dòng)自由度分別是轉(zhuǎn)動(dòng)副III、轉(zhuǎn)動(dòng)副IV和轉(zhuǎn)動(dòng)副V。
2.如權(quán)利要求I所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述每個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)均由主動(dòng)部分和從動(dòng)部分組成；所述主動(dòng)部分包括液壓馬達(dá)、直齒齒輪、止動(dòng)墊圈I和螺釘，所述液壓馬達(dá)安裝于機(jī)器人軀干上，液壓馬達(dá)的輸出軸向下穿過機(jī)器人軀干，直齒齒輪安裝在液壓馬達(dá)輸出軸上，軸端的固定方式為止動(dòng)墊圈I加螺釘；所述從動(dòng)部分包括單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸、側(cè)擺油缸固定支架、機(jī)器人腿支架、角位移傳感器和角位移傳感器支架；所述單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸穿過機(jī)器人軀干并通過軸承裝置固定于機(jī)器人軀干上，角位移傳感器通過角位移傳感器支架安裝于軸承裝置頂端，且角位移傳感器與單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸相連；單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸與主動(dòng)部分的直齒齒輪相嚙合，單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸下端與機(jī)器人腿支架相連，機(jī)器人腿支架上設(shè)置有側(cè)擺油缸固定支架。
3.如權(quán)利要求2所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是， 所述軸承裝置包括軸承蓋、圓螺母、止動(dòng)墊圈、圓錐滾子軸承I、軸承支撐架、圓錐滾子軸承 II，所述圓錐滾子軸承I和圓錐滾子軸承II的外圈寬對寬反裝，上下安裝于軸承支撐架中， 所述軸承蓋固定于軸承支撐架上部，圓錐滾子軸承I和軸承蓋之間由下向上設(shè)有止動(dòng)墊圈和圓螺母。
4.如權(quán)利要求3所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述軸承支撐架下端設(shè)有能夠固定于機(jī)器人軀干上的法蘭盤。
5.如權(quán)利要求3所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述軸承蓋上設(shè)有供單腿轉(zhuǎn)向用從動(dòng)直齒齒輪軸穿過的孔。
6.如權(quán)利要求2所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述每條機(jī)器人腿均由三段依次連接的腿節(jié)組成，其中，三段依次連接的腿節(jié)由上而下分別為機(jī)器人腿節(jié)I、機(jī)器人大腿、機(jī)器人小腿；所述機(jī)器人腿節(jié)I，通過軸線沿軀干縱向的轉(zhuǎn)動(dòng)副II和液壓伺服油缸I與機(jī)器人腿支架相連；所述機(jī)器人大腿，通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副III和液壓伺服油缸II與機(jī)器人腿節(jié) I連接；所述機(jī)器人小腿，通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副IV和液壓伺服油缸III與機(jī)器人大腿連接。
7.如權(quán)利要求6所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述液壓伺服油缸I 一端鉸接于所述側(cè)擺油缸固定支架上，另一端鉸接于機(jī)器人腿節(jié)I內(nèi)側(cè)面上；所述液壓伺服油缸II 一端鉸接于機(jī)器人腿節(jié)I上，另一端鉸接于機(jī)器人大腿上。
8.如權(quán)利要求6所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述液壓伺服油缸III 一端鉸接于機(jī)器人大腿上，另一端鉸接于機(jī)器人小腿上。
9.如權(quán)利要求6所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述每一個(gè)機(jī)器人足，均通過軸線沿軀干橫向的轉(zhuǎn)動(dòng)副V和液壓伺服油缸IV與機(jī)器人小腿連接;每一個(gè)機(jī)器人足均包括足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I，圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧，轉(zhuǎn)動(dòng)軸，液壓伺服油缸連接架，阻尼器，足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II，足部支撐板I，足部支撐板II，緩沖裝置，六維力傳感器，套筒；所述足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I和足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II固定于足部支撐板I上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸兩端分別伸入足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I和足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II中，伸入足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架I中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上套有圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧，伸入足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架II中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上套有套筒，靠近足部轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架 II的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有阻尼器；液壓伺服油缸連接架設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)器人小腿鉸接組成轉(zhuǎn)動(dòng)副V ;液壓伺服油缸IV —端鉸接于機(jī)器人小腿上，另一端鉸接于液壓伺服油缸連接架上；所述足部支撐板I下部通過六維力傳感器連接有足部支撐板II，足部支撐板II 下部設(shè)有緩沖裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，其特征是，所述每一個(gè)液壓伺服油缸均包括電液伺服閥、液壓缸、線位移傳感器和力傳感器，力傳感器安裝在液壓缸的缸桿上，線位移傳感器安裝液壓缸的一側(cè)；電液伺服閥與液壓缸為一體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有負(fù)重能力的液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，包括兩條機(jī)器人腿，所述每條機(jī)器人腿上部均與一個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連，所述機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置于機(jī)器人軀干上，所述每條機(jī)器人腿下部均連接有一只機(jī)器人足；所述每條機(jī)器人腿、每個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和每一只機(jī)器人足均采用液壓驅(qū)動(dòng)；其中，一條機(jī)器人腿、一個(gè)機(jī)器人轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和一只機(jī)器人足上共設(shè)有一個(gè)以機(jī)器人軀干法向?yàn)檩S的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副I、一個(gè)側(cè)向主動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副II、一個(gè)側(cè)向被動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副VI及三個(gè)前向主動(dòng)自由度分別是轉(zhuǎn)動(dòng)副III、轉(zhuǎn)動(dòng)副IV和轉(zhuǎn)動(dòng)副V。該機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單、具有越障能力、能夠轉(zhuǎn)向、易于維護(hù)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力強(qiáng)，具有負(fù)載能力。
文檔編號(hào)B62D57/032GK102582714SQ20121002178
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者李貽斌, 樊會(huì)星, 王海燕, 馬昕 申請人:山東大學(xué)