一種四足機器人單驅動多關節機體的製作方法

2023-05-29 20:52:11 2

一種四足機器人單驅動多關節機體的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種四足機器人單驅動多關節機體，屬於仿生機器人的【技術領域】。本發明包括前機體、柔性機體和後機體。柔性機體由位於最前端的單電機驅動機構、同步齒形帶傳動機構、連杆轉動機構和環形支撐機構構成。本發明所述機構可以實現四足機器人的機體具有一定仿生性。所述的單驅動多關節機體可輔助腿機構實現四足機器人靈活原地轉向功能，提高機器人適應複雜環境的機動性，具有柔性高，仿生效果好等特點。
【專利說明】一種四足機器人單驅動多關節機體
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種四足機器人單驅動多關節機體，屬於機器人【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著機器人技術的迅猛發展，對能在複雜環境下行走的特種機器人的需求日益增力口。由於四足生物在非結構環境下機動性，四足機器人代替人類在非結構環境下執行排雷、深空探測等任務，成為各國機器人學界研究的熱點。
[0003]大多數四足機器人機體為剛性整體結構，雖然能通過腿機構的多自由度及複雜的運動規劃來實現靈活運動，但不能滿足非結構環境下機動性要求。四足機器人機體的柔順化是提高四足機器人非結構化環境下運動機動性和平穩性的必然要求。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在於針對已有技術存在的缺陷，提供了一種四足機器人單驅動多關節機體，體現四足機器人更高的結構仿生，克服了傳統四足機器人運動柔性差，機體仿生欠缺的問題。即在四足機器人機體部分創新設計若干關節，以構成柔性脊椎提高四足機器人機動性。同時採用單驅動多關節機體，避免了多驅動方式實現柔性控制協調性問題。為達到上述目的，本發明採用下述技術方案:
一種四足機器人單驅動多關節機體包括一個多關節機體，該多關節機體的前後端分別與前機體和後機體相連接。四條腿對稱布置於前機體和後機體的四個端部，其特徵在於所述的多關節機體由若干關節組成，包括一個位於最前端的單電機驅動機構、多個同步齒形帶傳動機構、多個連杆機構和多個環形支撐機構構成；所述單電機驅動機構與同步齒形帶機構通過連杆機構聯接傳動，並由環形支撐機構柔性聯接。
[0005]所述的單電機驅動機構包括:電機、電機支座、螺栓1、螺栓2、支撐環1、支撐架1、聯軸器、軸1、軸2、連杆I和連杆2。電機本體通過螺栓I連接至電機支座上，電機支座和支撐環I通過螺栓2連接。支撐環I通過支撐架I與連杆I相連。聯軸器將電機軸和軸I相連。軸I通過螺紋與軸2相連。軸I和連杆I通過深溝球軸承I相連，使得軸I和連杆I可以相互轉動。軸2通過螺栓3固連與連杆2。由於電機本體最終與連杆I是一個整體，電機的軸最終與連杆2是一個整體，當電機轉動時，連杆I就相對連杆2轉動。
[0006]所述的同步齒形帶傳動機構包括:軸3、同步齒形帶輪1、同步齒形帶輪2、同步齒形帶輪3、同步齒形帶1、同步齒形帶2、鍵1、鍵2、鍵3、連杆3。同步齒形帶輪I通過鍵I與軸I相連，同步齒形帶輪2通過鍵2與軸3相連，同步齒形帶輪3通過鍵3與軸3相連。同步齒形帶輪I和同步齒形帶輪2經過同步齒形帶I傳遞。當電機帶動軸I轉動，同步齒形帶輪I跟隨軸I轉動。通過同步齒形帶1，使同步齒形帶輪2 —起轉動,從而帶動軸3轉動。而軸3通過螺栓3與連杆3固連，這樣連杆2就相對與連杆3轉動。同步齒形帶輪3和同步齒形帶2將運動往下一節傳遞。
[0007]所述的連杆機構包括:連杆1、連杆2、連杆3、推力球軸承1、推力球軸承2。連杆I和連杆2通過推力球軸承I連接，連杆2和連杆3通過推力球軸承2連接。
[0008]所述的環形支撐機構包括:支撐環2、支撐架2、深溝球軸承3、深溝球軸承4、軸3、軸4、軸端彈性擋圈。水平方向，支撐環2通過支撐架2與連杆2相連,豎直方向,底部軸4與支撐環2通過深溝球軸承3相連。頂部軸3與深溝球4相連，並用軸端彈性擋圈對深溝球軸承4進行軸向限位。相鄰兩個支撐環之間由彈簧連接，支撐環外圍包裹一層仿生皮膚，當機體運動時，外觀具有一定的仿生效果。
[0009]本發明所述機構與現有機體機構相比，具有如下顯而易見的創新性特點:
一、本發明改變傳統四足機器人剛性機體的設計理念，設計出一款具有柔性的四足機器人機體。可擴展用於其它仿生機器人設計中。
[0010]二、本發明改變仿生蛇、仿生魚多關節機體多驅動，涉及一種單驅動多關節機體，避免多驅動的控制協調性問題。
[0011]三、本發明所述機器人機體上設計有若干被動關節，構成柔性脊椎，提高四足機器人機動性，具有仿生性，能夠實現機體的擺動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明一種單驅動仿生機器人的多關節機體的示意圖。
[0013]圖2是本發明一種單驅動仿生機器人的多關節機體俯視圖(圖3)的階梯剖視圖。
[0014]圖3是本發明一種單驅動仿生機器人的多關節機體俯視圖。
[0015]圖4是本發明一種單驅動仿生機器人的多關節機體頭兩節的放大圖。
[0016]圖5是本發明一種單驅動仿生機器人的多關節機體在圖2中的斷面圖(B-B)。
[0017]圖6是本發明一種單驅動仿生機器人的多關節機體在圖2中的斷面圖(C-C)。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和優選實施例對本發明作進一步詳細說明:
實施例1:
如圖1所示，本發明四足機器人單驅動多關節機體，包括一個多關節機體(II)，該多關節機體(II)的前後端分別與前機體(I )和後機體(III)相連接。四條腿對稱布置於前機體(I )和後機體(III)的四個端部，其特徵在於所述的多關節機體(II)由若干關節組成，包括一個位於最前端的單電機驅動機構(A)、多個同步齒形帶傳動機構(B)、多個連杆機構(C)和多個環形支撐機構(D)構成；所述單電機驅動機構(A)與同步齒形帶機構(B)通過連杆機構(C)聯接傳動，並由環形支撐機構(D )柔性聯接。
[0019]實施例2:
參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，本實施例與實施例一基本相同，特別之處是:
所述的單驅動四足仿生機器人的多關節機體，其特徵在於所述的單電機驅動機構(A)包括:電機(I)、電機支座(21)、螺栓I (2)、螺栓2 (31)、支撐環I (22)、支撐架I (23)、聯軸器(3)、軸I (6)、軸2 (12)、連杆I (8)和連杆2 (10)。電機(I)本體通過螺栓I (2)連接至電機支座(21)上，電機支座(21)和支撐環I (22)通過螺栓2 (31)連接。支撐環I
(22)通過支撐架I (23)與連杆I (8)相連。聯軸器(3)將電機(I)軸和軸I (6)相連。軸I (6)通過螺紋與軸2 (12)相連。軸I (6)和連杆I (8)通過深溝球軸承I (7)相連，使得軸I (6)和連杆I (8)可以相互轉動。軸2 (12)通過螺栓3 (11)固連於連杆2 (10)。由於電機(I)本體最終與連杆I (8)是一個整體，電機(I)的軸最終與連杆2 (10)是一個整體，當電機(I)轉動時，連杆I (8)就相對連杆2 (10)轉動。
[0020]所述的同步齒形帶傳動機構(B)包括:軸3 (30)、同步齒形帶輪I (4)、同步齒形帶輪2 (15)、同步齒形帶輪3 (19)、同步齒形帶I (17)、同步齒形帶2 (18)、鍵I (5)、鍵2
(16)、鍵3(20)、連杆3(30)。同步齒形帶輪I (4)通過鍵I (5)與軸I (6)相連，同步齒形帶輪2 (15)通過鍵2 (16)與軸3 (32)相連，同步齒形帶輪3 (19)通過鍵3 (20)與軸
3(30)相連。同步齒形帶輪I (4)和同步齒形帶輪2 (15)經過同步齒形帶I (17)傳遞。當電機(I)帶動軸I (6)轉動，同步齒形帶輪I (4)跟隨軸I (6)轉動。通過同步齒形帶I
(17)，使同步齒形帶輪2(15) —起轉動，從而帶動軸3 (32)轉動。而軸3 (30)通過螺栓
3(14)與連杆3 (30)固連，這樣連杆2 (10)就相對與連杆3 (32)轉動。同步齒形帶輪3
(19)和同步齒形帶2 (18)將運動往下一節傳遞。
[0021]所述的連杆機構(C)包括:連杆I (8)、連杆2 (10)、連杆3 (30)、推力球軸承I
(9)、推力球軸承2(13)。連杆I (8)和連杆2 (10)通過推力球軸承I (9)連接，連杆2
(10)和連杆3(30)通過推力球軸承2 (13)連接。
[0022]所述的環形支撐機構(D)包括:支撐環2 (27)、支撐架2 (24)、深溝球軸承3 (26)、深溝球軸承4 (28)、軸3 (30)、軸4 (25)、軸端彈性擋圈(29)。水平方向，支撐環2 (27)通過支撐架2 (24)與連杆2 (10)相連，豎直方向，底部軸4 (25)與支撐環2 (27)通過深溝球軸承3 (26)相連。頂部軸3 (30)與深溝球4 (28)相連，並用軸端彈性擋圈(29)對深溝球軸承4 (28)進行軸向限位。相鄰兩支撐環2 (27)之間彈簧(34)連接，支撐環2 (27)外圍包裹一層仿生皮膚，當機體運動時，外觀具有一定仿生效果。
[0023]本發明單驅動四足仿生機器人的多關節機體工作原理，結合【專利附圖】

【附圖說明】如下:由於電機(I)本體最終與連杆I (8)是一個整體，電機(I)的軸最終與連杆2 (12)是一個整體，當電機(I)轉動時，連杆I (8)就相對連杆2 (10)轉動。通過同步齒形帶I (17)，使同步齒形帶輪2 (15) —起轉動，從而帶動軸3 (32)轉動。而軸3 (32)通過螺栓3 (14)與連杆3 (30)固連，這樣連杆2 (10)就相對與連杆3 (30)轉動。同步齒形帶輪3 (19)和同步齒形帶2 (18)將運動往下一節傳遞。
【權利要求】
1.一種四足機器人單驅動多關節機體，包括一個多關節機體(II)，該多關節機體(II)的前後端分別與前機體(I )和後機體(III)相連接。四條腿對稱布置於前機體(I )和後機體(III)的四個端部，其特徵在於所述的多關節機體(II)由若干關節組成，包括一個位於最前端的單電機驅動機構(A)、多個同步齒形帶傳動機構(B)、多個連杆機構(C)和多個環形支撐機構(D)構成；所述單電機驅動機構(A)與同步齒形帶機構(B)通過連杆機構(C)聯接傳動，並由環形支撐機構(D)柔性聯接。
2.根據權利要求書I所述的四足機器人單驅動多關節機體，其特徵在於所述的單電機驅動機構(A)包括:電機(I)、電機支座(21)、螺栓I (2)、螺栓2 (31)、支撐環I (22)、支撐架I (23)、聯軸器(3)、軸I (6)、軸2 (12)、連杆I (8)和連杆2 (10)，電機(I)本體通過螺栓1(2)連接至電機支座(21)上，電機支座(21)和支撐環I (22)通過螺栓2 (31)連接；支撐環I (22)通過支撐架I (23)與連杆I (8)相連；聯軸器(3)將電機(I)軸和軸I (6)相連；軸I (6)通過螺紋與軸2 (12)相連；軸I (6)和連杆I (8)通過深溝球軸承1(7)相連，使得軸I (6)和連杆I (8)可以相互轉動；軸2 (12)通過螺栓3 (11)固連於連杆2(10);由於電機(I)本體最終與連杆I (8)是一個整體，電機(I)的軸最終與連杆2 (10)是一個整體，當電機(I)轉動時，連杆I (8)就相對連杆2 (10)轉動。
3.根據權利要求書2所述的四足機器人單驅動多關節機體，其特徵在於所述的同步齒形帶傳動機構(B)包括:軸3 (30)、同步齒形帶輪I (4)、同步齒形帶輪2 (15)、同步齒形帶輪3 (19)、同步齒形帶I (17)、同步齒形帶2 (18)、鍵I (5)、鍵2 (16)、鍵3(20)和連杆3 (32);同步齒形帶輪I (4)通過鍵I (5)與所述軸I (6)相連，同步齒形帶輪2 (15)通過鍵2 (16)與軸3 (30)相連，同步齒形帶輪3 (19)通過鍵3 (20)與軸3 (30)相連；同步齒形帶輪I (4)和同步齒形帶輪2 (15)經過同步齒形帶I (17)傳動。當電機(I)帶動軸I (6)轉動，同步齒形帶輪I (4)跟隨軸I (6)轉動。通過同步齒形帶I (17)，使同步齒形帶輪2 (15) —起轉動，從而帶動軸3 (30)轉動；而軸3 (30)通過螺栓3 (14)與連杆3(32)固連，這樣連杆2 (10)就相對與連杆3 (32)轉動；同步齒形帶輪3 (19)和同步齒形帶2 (18)將運動往下一節傳遞。
4.根據權利要求書3所述的四足機器人單驅動多關節機體，其特徵在於所述的連杆機構(C)包括:所述連杆I (8)、所述連杆2 (10)、所述連杆3 (30)以及推力球軸承I (9)和推力球軸承2 (13)，所述連杆I (8)和連杆2 (10)通過推力球軸承I (9)連接，所述連杆2 (10)和連杆3 (30)通過推力球軸承2 (13)連接。
5.根據權利要求書4所述的四足機器人單驅動多關節機體，其特徵在於所述的環形支撐機構(D)包括:支撐環2 (27)、深溝球軸承3 (26)、深溝球軸承4 (28)、軸4 (25)和軸端彈性擋圈(29)，在水平方向，支撐環2 (27)通過所述支撐架2 (24)與所述連杆2 (10)相連，在豎直方向，底部軸4 (25)與支撐環2 (27)通過深溝球軸承3 (26)相連；頂部所述軸3 (30)與深溝球4 (28)相連，並用軸端彈性擋圈(29)對深溝球軸承4 (28)進行軸向限位；相鄰兩個支撐環2 (27)之間彈簧連接，支撐環2 (27)外包裹仿生皮膚，當機體運動時，外觀一定的仿生效果。
【文檔編號】B62D57/032GK103569234SQ201310389576
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月2日 優先權日:2013年9月2日
【發明者】俞煌穎, 雷靜桃, 邵為爽, 王峰 申請人:上海大學