一種液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，具體涉及一種液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前雙足機(jī)器人是機(jī)器人研宄的一個(gè)重要課題。雙足機(jī)器人關(guān)節(jié)自由度多，運(yùn)動(dòng)形式復(fù)雜，有著非常好的靈活性。相比于輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人，能夠適應(yīng)各種各樣的地形，適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng)。由于雙足機(jī)器人有著類似人體的結(jié)構(gòu)，能代替人完成很多工作，減少人類的工作負(fù)擔(dān)，因此有著很好的前景。國(guó)內(nèi)外研宄人員在該領(lǐng)域已取得令人矚目的成果。
[0003]雙足機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式一直是研宄的熱點(diǎn)，目前雙足機(jī)器人多采用步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等作為運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源。電機(jī)的輸出力矩小，負(fù)載能力有限，無法滿足機(jī)器人大負(fù)載、快速運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)要求。從仿生學(xué)角度來看，液壓驅(qū)動(dòng)是當(dāng)前模擬人體肌肉驅(qū)動(dòng)的最好方式。從機(jī)械特性角度看，液壓驅(qū)動(dòng)的輸出力大，比功率高，抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)惡劣的野外環(huán)境。液壓驅(qū)動(dòng)也有其弊端，如漏油、污染、效率低等，但用液壓作為機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式能夠彌補(bǔ)電機(jī)的不足，增強(qiáng)機(jī)器人關(guān)節(jié)的輸出力，從而增強(qiáng)其負(fù)載能力，提高對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。而且液壓系統(tǒng)剛度大，響應(yīng)快，可以提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的快速性?，F(xiàn)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)快速性方面絕大多數(shù)表現(xiàn)不佳，用液壓驅(qū)動(dòng)可以突破這個(gè)瓶頸。
[0004]液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人是研宄野外作業(yè)機(jī)器人的一種趨勢(shì)?；谝簤候?qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人可以在戰(zhàn)爭(zhēng)中充當(dāng)強(qiáng)化士兵，背負(fù)較重的物資在惡劣環(huán)境中戰(zhàn)斗；能在崎嶇的地形上充當(dāng)搬運(yùn)工，運(yùn)輸重型物資；能在惡劣的環(huán)境中充當(dāng)工人，進(jìn)行苦力工作，因此液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人有廣闊的發(fā)展前景，這方面的研宄也是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有電驅(qū)動(dòng)機(jī)器人負(fù)載能力小、比功率低、抗干擾性差的問題，進(jìn)而提出一種液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括軀干、分油器、左腿和右腿，分油器安裝在軀干的上表面上，所述左腿和右腿并排安裝在軀干的下表面上，左腿和右腿結(jié)構(gòu)相同，所述左腿包括足部、小腿、大腿、髖關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元、髖關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)液壓缸伺服單元、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元、踝關(guān)節(jié)、兩個(gè)踝關(guān)節(jié)液壓缸伺服單元、髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元和軀干上端擺動(dòng)連接件，大腿的上端通過所述髖關(guān)節(jié)與軀干連接，大腿的下端與小腿的上端連接，小腿的下端與足部連接，髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元的上端通過軀干上端擺動(dòng)連接件與軀干連接，髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元與所述髖關(guān)節(jié)連接，小腿通過兩個(gè)踝關(guān)節(jié)液壓缸伺服單元與足部連接，大腿通過膝關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元與小腿連接，所述髖關(guān)節(jié)通過髖關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元與大腿連接，所述髖關(guān)節(jié)通過髖關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)液壓缸伺服單元與軀干連接，髖關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元、髖關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)液壓缸伺服單元、膝關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元、踝關(guān)節(jié)液壓缸伺服單元、髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元均與分油器連接。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明具有較強(qiáng)的負(fù)重能力，可以背負(fù)150kg的負(fù)載實(shí)現(xiàn)原地蹲起運(yùn)動(dòng)；機(jī)器人站立時(shí)，當(dāng)側(cè)面受到?jīng)_擊，可以調(diào)整腳步動(dòng)作，抵抗沖擊作用，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該機(jī)器人能夠抵抗10kg.m/s的沖量；本發(fā)明的液壓驅(qū)動(dòng)使關(guān)節(jié)有著大的力矩輸出，增強(qiáng)機(jī)器人的負(fù)載能，而且關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)無需采用減速器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；本發(fā)明經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，機(jī)器人可以抵抗一定的沖擊，穩(wěn)定性好；本發(fā)明的每條腿有六個(gè)主動(dòng)自由度，模擬人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)形式，可以保證機(jī)器人有較強(qiáng)的行走能力和靈活性機(jī)器人的液壓缸伺服單元采用統(tǒng)一形式，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，易于維護(hù)。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的左視圖，圖3是本發(fā)明的主視圖，圖4是本發(fā)明的髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是本發(fā)明的膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是本發(fā)明的踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是本發(fā)明的足部結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是本發(fā)明的液壓缸驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)包括軀干6、分油器7、左腿和右腿，分油器7安裝在軀干6的上表面上，所述左腿和右腿并排安裝在軀干6的下表面上，左腿和右腿結(jié)構(gòu)相同，所述左腿包括足部1、小腿2、大腿3、髖關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元4、髖關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)液壓缸伺服單元5、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元8、踝關(guān)節(jié)、兩個(gè)踝關(guān)節(jié)液壓缸伺服單元9、髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元10和軀干上端擺動(dòng)連接件11，大腿3的上端通過所述髖關(guān)節(jié)與軀干6連接，大腿3的下端與小腿2的上端連接，小腿2的下端與足部I連接，髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元10的上端通過軀干上端擺動(dòng)連接件11與軀干6連接，髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元10與所述髖關(guān)節(jié)連接，小腿2通過兩個(gè)踝關(guān)節(jié)液壓缸伺服單元9與足部I連接，大腿3通過膝關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元8與小腿2連接，所述髖關(guān)節(jié)通過髖關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元4與大腿3連接，所述髖關(guān)節(jié)通過髖關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)液壓缸伺服單元5與軀干6連接，髖關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元4、髖關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)液壓缸伺服單元5、膝關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元8、踝關(guān)節(jié)液壓缸伺服單元9、髖關(guān)節(jié)側(cè)擺液壓缸伺服單元10均與分油器7連接。
[0010]本實(shí)施方式中左腿和右腿對(duì)稱設(shè)計(jì)，每條腿的髖關(guān)節(jié)有三個(gè)自由度，大腿3與小腿2的連接處為膝關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)有一個(gè)自由度，踝關(guān)節(jié)有兩個(gè)自由度。本實(shí)施方式中大腿3和小腿2在通過銷和軸承連接形成膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。膝關(guān)節(jié)液壓缸伺服單元8的液壓缸通過銷連接在大腿3上，活塞端通過銷連接在小腿2上?；钊纳炜s可以帶動(dòng)小腿相對(duì)大腿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)的足部I由足部上端24、足部六維力傳感器25、足部下端26由上至下依次連接組成。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人下肢機(jī)構(gòu)的髖關(guān)節(jié)包括髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)連接件12、側(cè)擺軸承蓋13、髖關(guān)節(jié)三軸連接件14、髖關(guān)節(jié)前擺上端連接件15和髖關(guān)節(jié)前擺軸承蓋16，髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)連接件12安裝在軀干6的下表面上，髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)連接件12通過髖關(guān)節(jié)三軸連接件14與髖關(guān)節(jié)前擺上端連接件15連接，髖關(guān)節(jié)前擺上端連接件15與髖關(guān)節(jié)前擺液壓伺服單元4的上端連接，髖關(guān)節(jié)前擺上端連接件15與大腿3的上端連接，側(cè)擺軸承蓋13扣裝在髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)連接件12上，髖關(guān)節(jié)前擺軸承蓋16扣裝在大腿3的上端上。
[0013]本實(shí)施方式中髖關(guān)節(jié)的三個(gè)自由度由三個(gè)液壓缸伺服單元分別控制。髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)連接件12穿過軀干上的孔與上端擺動(dòng)件11連接，連接件12與軀干6形成扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。扭轉(zhuǎn)液壓缸伺服單元5推動(dòng)旋轉(zhuǎn)連接件12，使下身相對(duì)軀干發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。髖關(guān)節(jié)三軸連接件14通過連接銷和軸承與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)連接件12形成側(cè)擺的轉(zhuǎn)動(dòng)副，側(cè)擺液壓缸伺服單元10一端與擺動(dòng)件11連接，另一端與三軸連接件14連接，活塞桿推動(dòng)連接件14產(chǎn)生側(cè)擺轉(zhuǎn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)。大腿3和髖關(guān)節(jié)三軸連接件14通過連接銷和軸承在16處形成髖關(guān)節(jié)前擺轉(zhuǎn)動(dòng)畐O，由髖關(guān)節(jié)前擺液壓缸伺服單元4負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)。該伺服單元一端連接在大腿3上，一端與連接件15連接，連接件15與三軸連接件14連接固連，活塞桿推動(dòng)15可以實(shí)現(xiàn)前擺轉(zhuǎn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖6和