一种具有柔性腰部的灵巧型四足机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103661667103661667A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201310676751.0(22)申请日2013.12.11(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人丁希仑张群陈浩徐坤(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人周长琪(51)Int.Cl.B62D57/032(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图5页附图5页(54)发明名称一种具有柔性腰部的灵巧型四足机器人(57)摘要本发明公开一种具有柔性腰部的灵巧型四足机器人，包括前后车身、腰部机构、胯部机构以及腿部机构。前后车身间通过分体式虎克铰相连，实现相对偏转、俯仰。前后车身均安装两套胯部机构，使胯部机构输出轴朝向车身外侧，安装腿部机构；输出轴与传动轴间锥齿轮啮合传动，实现输出轴的转动驱动。胯部机构上固定有定轴；通过驱动定轴转动使齿轮箱；由此实现腿部机构的前后、上下摆动。腿部机构具有大腿部分与小腿部分，之间由膝关节结构相连；膝关节通过两个锥齿轮传动，使小腿部分相对大腿部分前后摆动。本发明的优点为：能够提高山地环境的通行能力，减小行进的转弯半径，减小机器人腿部的转动惯量，增大能量利用率。CN103661667ACN10367ACN103661667A权利要求书1/2页1.一种具有柔性腰部的灵巧型四足机器人，其特征在于：包括前车身、后车身、腰部机构、胯部机构以及腿部机构；其中，前车身与后车身均为框架结构；前车身后端面与后车身前端面间通过腰部机构相连；所述腰部机构为分体式虎克铰，其中，两个铰链座分别轴承联接在十字中心轴中两组相对两端上，具有横向偏转与纵向俯仰两个自由度；两个铰链座分别与前车身、后车身相连；通过虎克铰的偏转自由度使前车身和后车身相对偏移；通过虎克铰的俯仰自由度可以使前车身和后车身相对俯仰；所述胯部机构具有四套，结构相同，包括齿轮箱A、锥齿轮轴A、定轴与同步带轮A；其中，齿轮箱A为具有T型截面的筒状三通结构，具有三个支管，令三个支管分别为第一支管、第二支管与第三支管；第一支管与第二支管管口相对；第一支管与第三支管中均轴承连接有锥齿轮轴A；第二支管中固定安装有定轴；第一支管与第三支管中锥齿轮轴A的内端均具有锥齿轮，且相互啮合；第一支管中锥齿轮轴A外端与定轴上均固定安装有同步带轮A；四套上述结构构成的胯部机构，两两为一对通过齿轮箱轴承座分别安装在前车身与后车身内底面上；齿轮箱轴承座轴承连接在第一支管与第二支管端部；并使每对胯部机构中第三支管内锥齿轮轴A的外端朝向车身外侧；上述每套胯部机构对应两套安装在车身顶面上的驱动机构进行驱动；所述驱动机构包括同步带轮B与驱动电机A；其中，驱动电机A输出轴与同步带轮B同轴固连；令每套胯部机构对应的两套驱动机构分别为第一驱动机构与第二驱动机构；其中，第一驱动机构中同步带轮B通过同步带与一套胯部机构中锥齿轮轴A上安装的同步带轮A套接；第二驱动机构中的同步带轮B通过同步带与定轴上的同步带轮A套接；所述腿部机构包括大腿部分、小腿部分与膝关节部分；大腿部分上端与胯部机构中锥齿轮轴A的外端固连；大腿部分下端通过膝关节结构与小腿部分上端相连；所述膝关节结构，包括齿轮箱B、锥齿轮轴B与驱动轴；其中，齿轮箱B上轴承连接有锥齿轮轴B；驱动轴两端分别于齿轮箱左右两侧轴承连接；使锥齿轮轴B的轴线垂直驱动轴的轴线；锥齿轮轴的内端与驱动轴上均具有锥齿轮，且相互啮合；上述齿轮箱B中左右两侧分别与大腿部分下端两侧固连，且使驱动轴的两端分别穿过大腿部分下端两侧，与小腿部分下端两侧固连；锥齿轮轴的外端与驱动电机B的输出轴固连。2.如权利要求1所述一种具有柔性腰部的灵巧型四足机器人，其特征在于：所述腰部机构中具有弹性结构；所述弹性结构包括一对弹性片A和一对弹性片B，均为圆弧形弹性片；一对弹性片A中两弹性片水平设置，两端分别与具有俯仰自由度的铰链座和十字中心轴固连；一对弹性片B中两弹性片竖直设置，两端分别与具有偏转自由度的铰链座和十字中心轴固连；一对弹性片A与一对弹性片B中的两个弹性片的两端分别相互贴合，且一对弹性片A与一对弹性片B中两弹性片的外弧面反向设置。3.如权利要求1所述一种具有柔性腰部的灵巧型四足机器人，其特征在于：所述腰部机构中具有限位结构；所述限位结构包括限位槽、限位块、限位块安装槽与限位块挡板；其中，限位槽设计于十字中心轴的横轴与纵轴的端部，沿周向边缘开设，形成圆弧型结构；由此使限位槽的两端间形成限位台；同时在限位槽所在端部周向上开设有至少一对限位块安装槽；限位块安装槽位于限位台两端外侧，位于限位槽对应位置；由此通过在一对限位块2CN1036