一種欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體地是一種欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]雙足機(jī)器人是一種仿人型機(jī)器人，其行走機(jī)構(gòu)通過(guò)控制多個(gè)運(yùn)動(dòng)副工作實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于人類(lèi)雙足交替前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)方式。因此較現(xiàn)有技術(shù)中的履帶式或者輪式機(jī)器人而言，具有更好的逾越障礙物的能力。例如申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為CN103010330A的雙足步行機(jī)器人、申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為CN104228993A的一種快速行走的雙足機(jī)器人。但是現(xiàn)有的雙足機(jī)器人，其行走機(jī)構(gòu)中一個(gè)運(yùn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，因此不僅所需的驅(qū)動(dòng)器和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)量多，而且對(duì)于需要多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)的情況，其轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活度差、精度低，這也是行業(yè)內(nèi)的現(xiàn)有仿人型機(jī)器人渴望實(shí)現(xiàn)擬人快速行走的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種關(guān)節(jié)上任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)均由多個(gè)驅(qū)動(dòng)器聯(lián)動(dòng)控制，從而使關(guān)節(jié)任意角度轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活度好，精度高的欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人。
[0004]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:提供一種欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人，它包括腰部、腿部和腳掌，所述腿部的上端與腰部通過(guò)髖關(guān)節(jié)連接，所述腿部的下端與腳掌通過(guò)踝關(guān)節(jié)連接，且所述腿部和腳掌均為成對(duì)設(shè)置，所述的踝關(guān)節(jié)包括沿腿部中軸線(xiàn)所在的任意三個(gè)不相重疊的豎直平面分別設(shè)置的三個(gè)主動(dòng)桿，主動(dòng)桿的上端均分別與腿部鉸接，各主動(dòng)桿的下端均分別鉸接有一從動(dòng)桿，各從動(dòng)桿的下端與腳掌之間均分別通過(guò)各自的球形接頭連接，所述腿部上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)各自的主動(dòng)桿沿腿部中軸線(xiàn)所在的豎直平面擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0005]采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的一種欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):首先，通過(guò)踝關(guān)節(jié)中的三個(gè)主動(dòng)桿帶動(dòng)從動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使腳掌做任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制更加靈活，其次可以調(diào)節(jié)腳掌相對(duì)于腿部的升降，起到一定的左右腿長(zhǎng)度的平衡調(diào)節(jié)，不僅利于各種不平整的復(fù)雜地形，同時(shí)也能起到左右平衡控制，防止側(cè)向傾倒。而常規(guī)的現(xiàn)有雙足機(jī)器人為了達(dá)到防止側(cè)向傾倒的目的，仍然需要額外增加其他平衡設(shè)備。
[0006]作為一種改進(jìn)，各主動(dòng)桿的長(zhǎng)度均相同、各從動(dòng)桿的長(zhǎng)度均相同。
[0007]作為另一種改進(jìn)，所述踝關(guān)節(jié)內(nèi)位于三個(gè)主動(dòng)桿之間還設(shè)有彈性支撐塊，所述彈性支撐塊的上端與腿部的下端固定，彈性支撐塊的下端與腳掌的上端固定。由于雙足機(jī)器人的所有重量均壓于踝關(guān)節(jié)上，因此長(zhǎng)期承重過(guò)程容易導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)損壞，而通過(guò)增設(shè)彈性支撐塊可以減輕主動(dòng)桿、從動(dòng)桿的扭矩，同時(shí)也減少了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)載。
[0008]作為優(yōu)選，所述彈性支撐塊為帶有密閉空腔的氣墊塊，所述氣墊塊的空腔內(nèi)設(shè)有用于加熱空腔內(nèi)氣體的加熱塊。通過(guò)調(diào)節(jié)空腔內(nèi)溫度，可以改變彈性支撐塊的彈力，因此根據(jù)不同的要求可以便于調(diào)節(jié)彈性支撐塊所需輸出的彈性支撐力。
[0009]作為還一種改進(jìn)，髖關(guān)節(jié)包括第一氣缸、第二氣缸、第三氣缸，各氣缸的缸體部分與腰部之間以及各氣缸的活塞桿部分與腿部的上端之間均通過(guò)一萬(wàn)向接頭連接，且位于腰部上的三個(gè)萬(wàn)向接頭之間以及位于腿部上的三個(gè)萬(wàn)向接頭之間均不在同一直線(xiàn)上。通過(guò)三個(gè)氣缸協(xié)同作用可以達(dá)到三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的控制，因此，便于髖關(guān)節(jié)的各個(gè)角度的轉(zhuǎn)向，同時(shí)通過(guò)氣缸控制，不僅噪音小，而且也避免了齒輪調(diào)節(jié)中，齒間隙導(dǎo)致的誤差。
[0010]作為優(yōu)選，所述的一種雙足機(jī)器人還包括用于控制各關(guān)節(jié)中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制器。通過(guò)控制器可以控制踝關(guān)節(jié)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作從而控制踝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)向，也可以控制加熱塊的工作，另外，同樣可以控制各氣缸的氣壓變化。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述腳掌底部設(shè)有若干壓力感應(yīng)器，所述壓力感應(yīng)器與控制器電連接。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的一種欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人的側(cè)視圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的踝關(guān)節(jié)部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的髖關(guān)節(jié)部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的踝關(guān)節(jié)部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0017]其中，1、腰部，2、腿部，3、腳掌，4、髖關(guān)節(jié)，4.1、第一氣缸，4.2、第二氣缸，4.3、第三氣缸，5、踝關(guān)節(jié)，5.1、主動(dòng)桿，5.2、從動(dòng)桿，6、球形接頭，7、彈性支撐塊，8、控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]本文所述的髖關(guān)節(jié)4的定義，是指一種用于連接腰部和腿部，且使腿部相對(duì)腰部做多個(gè)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即模擬人體構(gòu)造中的大腿與盆骨之間的髖關(guān)節(jié)。同理，踝關(guān)節(jié)是指用于連接腿部與腳掌之間的多角度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即模擬人體構(gòu)造中的腳掌和小腿下端的踩關(guān)節(jié)。
[0020]如圖所示，本發(fā)明提供一種欠驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人，它包括腰部1、腿部2和腳掌3，所述腿部2的上端與腰部I通過(guò)髖關(guān)節(jié)4連接，所述腿部2的下端與腳掌3通過(guò)踝關(guān)節(jié)5連接，且所述腿部2和腳掌3均為成對(duì)設(shè)置。所述的踝關(guān)節(jié)5包括沿腿部2中軸線(xiàn)所在的任意三個(gè)不相重疊的豎直平面分別設(shè)置的三個(gè)主動(dòng)桿5.1，各主動(dòng)桿5.1的上端均分別與腿部2鉸接，各主動(dòng)桿5.1的下端均分別鉸接有一從動(dòng)桿5.2，各從動(dòng)桿5.2的下端與腳掌3之間均分別通過(guò)各自的球形接頭6連接，所述腿部上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)各自的主動(dòng)桿5.1沿腿部2中軸線(xiàn)所在的豎直平面擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0021]上述的腿部2和腳掌3均為成對(duì)設(shè)置是指，腿部分為左腿和右腿，腳掌3分為左腳掌和右腳掌，所述的腿部2和腳掌3均為對(duì)稱(chēng)設(shè)于腰部上的兩個(gè)。
[0022]上述的各主動(dòng)桿5.1、從動(dòng)桿5.2與腿部的位置關(guān)系是指，一個(gè)主動(dòng)桿5.1對(duì)應(yīng)一個(gè)從動(dòng)桿5.2與腿部的中軸線(xiàn)構(gòu)成一個(gè)豎直平面，且主動(dòng)桿5.1和從動(dòng)桿5.2僅在所對(duì)應(yīng)的豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。即，三個(gè)主動(dòng)桿5.1與腿部2的中軸線(xiàn)分別構(gòu)成三個(gè)不相重疊的豎直平面。也就是說(shuō)，一個(gè)主動(dòng)桿5.1對(duì)應(yīng)一個(gè)從動(dòng)桿5.2和一個(gè)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由此使一個(gè)主動(dòng)桿5.1與該主動(dòng)桿5.1對(duì)應(yīng)的從動(dòng)桿5.2在一個(gè)豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，同理，另外的兩組主動(dòng)桿5.1也帶動(dòng)各自對(duì)應(yīng)的從動(dòng)桿5.2在過(guò)腿部2的中軸線(xiàn)的不同豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。由此通過(guò)三點(diǎn)構(gòu)成平面的原理控制腳掌所在平面的轉(zhuǎn)動(dòng)