基于絲傳動(dòng)的武裝機(jī)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(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于絲傳動(dòng)的武裝機(jī)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(fù)雜地形環(huán)境使輪式機(jī)器人和履帶式武裝機(jī)器人的應(yīng)用受到限制，原因在于輪式和履帶式武裝機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(jī)器人的連續(xù)路徑十分有限。相比輪式或履帶式武裝機(jī)器人，足式武裝機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)只需要離散的點(diǎn)接觸地面，對(duì)復(fù)雜地形的適應(yīng)能力更強(qiáng)。另外，足式武裝機(jī)器人的腿部具有多個(gè)自由度，使運(yùn)動(dòng)的靈活性大大增強(qiáng)，它可以通過(guò)調(diào)節(jié)支撐腿的長(zhǎng)度和足部落點(diǎn)保持身體平衡，不易傾翻，穩(wěn)定性更高。因此足式機(jī)器人具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]目前足式武裝機(jī)器人仿生腿關(guān)節(jié)一般由液壓缸或電機(jī)等驅(qū)動(dòng)器直接帶動(dòng)，通過(guò)不同關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)較快的響應(yīng)速度和較復(fù)雜的末端軌跡，但是存在以下缺點(diǎn):
1.下一關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)器作為上一關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載，影響到腿部的響應(yīng)速度和工作效率;2.一些采用直線驅(qū)動(dòng)器或連桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)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(dòng)器或連桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力的關(guān)節(jié)其轉(zhuǎn)角與驅(qū)動(dòng)器的形成非線性關(guān)系，增加了計(jì)算量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、輸出力平穩(wěn)的足式武裝機(jī)器人行走裝置，以克服現(xiàn)有足式武裝機(jī)器人仿生腿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸出力不平穩(wěn)的問(wèn)題。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于絲傳動(dòng)的武裝機(jī)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(dòng)器1、髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器3、髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組4、臀部5、髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器6、膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組7、傳動(dòng)絲8、大腿9、小腿10、膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組11;
[0008]其中，所述髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器6為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其通過(guò)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(dòng)器1為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，固定于機(jī)器人機(jī)身上，通過(guò)聯(lián)軸器與髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2連接;所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器3為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，固定于機(jī)器人機(jī)身上，通過(guò)聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組連接;其中，所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)器1與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器3同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器6的軸線垂直；
[0010]所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2與髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組4通過(guò)傳動(dòng)絲8連接，通過(guò)髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)器1驅(qū)動(dòng)髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2，從而帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組4轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大腿9擺動(dòng)；
[0011]所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組7通過(guò)傳動(dòng)絲8與膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組11連接，通過(guò)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器3驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組，從而經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組7帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組11轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小腿10擺動(dòng)。
[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(dòng)的三自由度小慣量仿生腿主要由3個(gè)驅(qū)動(dòng)器、臀部、大腿、小腿、滑輪組組成。其中，機(jī)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(dòng)器固定在機(jī)身上，輸出軸與臀部直接相連，帶動(dòng)整條腿繞X軸旋轉(zhuǎn);髖關(guān)節(jié)Υ向驅(qū)動(dòng)器固定在機(jī)身上，輸出軸與滑輪組相連，通過(guò)傳動(dòng)絲向滑輪組傳動(dòng)動(dòng)力，滑輪組與大腿相連，帶動(dòng)大腿和小腿繞y軸旋轉(zhuǎn);膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器固定在機(jī)身上，與其相連的滑輪組通過(guò)傳動(dòng)絲經(jīng)過(guò)導(dǎo)向滑輪組將動(dòng)力傳遞到滑輪組上，滑輪組與小腿相連，帶動(dòng)小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)。
[0014]其具備如下有益效果:
[0015]1.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，所有驅(qū)動(dòng)器均布置在機(jī)身上，即可實(shí)現(xiàn)腿部復(fù)雜運(yùn)動(dòng)；
[0016]2.驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)需要靈活配置在機(jī)身不同位置；
[0017]3.可利用驅(qū)動(dòng)器上的編碼盤來(lái)測(cè)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(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于絲傳動(dòng)的武裝機(jī)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(dòng)器1、髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器
3、髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組4、臀部5、髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器6、膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組7、傳動(dòng)絲8、大腿
9、小腿10、膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組11;
[0023]其中，所述髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器6為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其通過(guò)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(dòng)器1為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，固定于機(jī)器人機(jī)身上，通過(guò)聯(lián)軸器與髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2連接;所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器3為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，固定于機(jī)器人機(jī)身上，通過(guò)聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組連接;其中，所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)器1與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器3同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器6的軸線垂直；
[0025]所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2與髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組4通過(guò)傳動(dòng)絲8連接，通過(guò)髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)器1驅(qū)動(dòng)髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組2，從而帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組4轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大腿9擺動(dòng)；
[0026]所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組7通過(guò)傳動(dòng)絲8與膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組11連接，通過(guò)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器3驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組，從而經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組7帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組11轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小腿10擺動(dòng)。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于絲傳動(dòng)的武裝機(jī)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(dòng)器(1)、髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組(2)、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器(3)、髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組(4)、臀部(5)、髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器(6)、膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組(7)、傳動(dòng)絲(8)、大腿(9)、小腿(10)、膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組(11); 其中，所述髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器(6)為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其通過(guò)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(dòng)器(1)為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，固定于機(jī)器人機(jī)身上，通過(guò)聯(lián)軸器與髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組(2)連接;所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器(3)為一圓柱體形旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，固定于機(jī)器人機(jī)身上，通過(guò)聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組連接;其中，所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)器(1)與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器(3)同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向驅(qū)動(dòng)器6的軸線垂直； 所述髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組(2)與髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組(4)通過(guò)傳動(dòng)絲(8)連接，通過(guò)髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)器(1)驅(qū)動(dòng)髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)滑輪組(2)，從而帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)Y向從動(dòng)滑輪組(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大腿(9)擺動(dòng)； 所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組(7)通過(guò)傳動(dòng)絲(8)與膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組(11)連接，通過(guò)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器(3)驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)滑輪組，從而經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)導(dǎo)向滑輪組(7)帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)從動(dòng)滑輪組(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小腿(10)擺動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于武裝機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于絲傳動(dòng)的武裝機(jī)器人三自由度小慣量仿生腿。其由3個(gè)驅(qū)動(dòng)器、臀部、大腿、小腿、滑輪組組成。其中，機(jī)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(dòng)器固定在機(jī)身上，輸出軸與臀部直接相連，帶動(dòng)整條腿繞x軸旋轉(zhuǎn)；髖關(guān)節(jié)Y向驅(qū)動(dòng)器固定在機(jī)身上，輸出軸與滑輪組相連，通過(guò)傳動(dòng)絲向滑輪組傳動(dòng)動(dòng)力，滑輪組與大腿相連，帶動(dòng)大腿和小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)；膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器固定在機(jī)身上，與其相連的滑輪組通過(guò)傳動(dòng)絲經(jīng)過(guò)導(dǎo)向滑輪組將動(dòng)力傳遞到滑輪組上，滑輪組與小腿相連，帶動(dòng)小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)。
【IPC分類】B62D57/032
【公開(kāi)號(hào)】CN105480321
【申請(qǐng)?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(qǐng)人】中國(guó)北方車輛研究所
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日