液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的武裝機(jī)器人三自由度簡易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，具體涉及一種液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的武裝機(jī)器人三自由度簡易小慣量仿生腿。
【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)，它可以通過調(diào)節(jié)支撐腿的長度和足部落點(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、若以電機(jī)為驅(qū)動(dòng)器，則功率密度小;3、若采用液壓缸或直線電機(jī)等直線驅(qū)動(dòng)器，則關(guān)節(jié)在不同擺角下的輸出力矩不同，關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍難以改變。4、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)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、關(guān)節(jié)輸出力矩平穩(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、關(guān)節(jié)輸出力矩不平穩(wěn)和功率密度小的問題。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的武裝機(jī)器人三自由度簡易小慣量仿生腿，其特征在于，其包括:髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)1、臀部2、膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3、髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4、大腿5、小腿6、膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7;
[0008]其中，臀部2與機(jī)器人機(jī)身組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)X向，臀部2與大腿5組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)Y向，大腿5與小腿6組成的關(guān)節(jié)稱為膝關(guān)節(jié)；
[0009]髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I通過聯(lián)軸器與臀部2連接，帶動(dòng)整條腿進(jìn)行髖關(guān)節(jié)X向的擺動(dòng)；
[0010]所述髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4固定于臀部2上，通過聯(lián)軸器與大腿5相連;所述膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3固定于臀部2上，通過膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7與小腿6連接;其中，所述膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4的輸出軸同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I的輸出軸軸線垂直且相交；
[0011]大腿5與小腿6鉸接;膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7與膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3進(jìn)行偏心鉸接;膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7與小腿6鉸接；
[0012]工作過程中，髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I的輸出軸與臀部2直接相連，帶動(dòng)整條腿繞X軸旋轉(zhuǎn);髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4固定在臀部2上，輸出軸與大腿5直接相連，帶動(dòng)大腿及小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)軸與髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I的轉(zhuǎn)軸垂直且相交;膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4同軸，固定在大腿5上，膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7的上端固定在膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3轉(zhuǎn)子的一側(cè)，以大腿5為機(jī)架，同膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3和小腿5形成了四連桿機(jī)構(gòu)，從而將膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3的動(dòng)力傳遞至膝關(guān)節(jié)。
[0013](三)有益效果
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下有益效果:
[0015](I)結(jié)構(gòu)簡單，三個(gè)關(guān)節(jié)中的兩個(gè)由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了腿部的靈活運(yùn)動(dòng)；
[0016](2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，三個(gè)液壓馬達(dá)集中在臀部周圍；
[0017](3)可利用液壓馬達(dá)上的編碼盤來測定關(guān)節(jié)角；
[0018](4)大腿和小腿上結(jié)構(gòu)簡單，可減少零件數(shù)目，增加強(qiáng)度；
[0019](5)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)；
[0020](6)液壓馬達(dá)功率密度高；
[0021](7)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角可以靈活設(shè)置。
【附圖說明】
[0022]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】
[0023]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，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024]為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的武裝機(jī)器人三自由度簡易小慣量仿生腿，如圖1所示，其特征在于，其包括:髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)1、臀部2、膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3、髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4、大腿5、小腿6、膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7;
[0025]其中，臀部2與機(jī)器人機(jī)身組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)X向，臀部2與大腿5組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)Y向，大腿5與小腿6組成的關(guān)節(jié)稱為膝關(guān)節(jié)；
[0026]髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I通過聯(lián)軸器與臀部2連接，帶動(dòng)整條腿進(jìn)行髖關(guān)節(jié)X向的擺動(dòng)；
[0027]所述髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4固定于臀部2上，通過聯(lián)軸器與大腿5相連;所述膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3固定于臀部2上，通過膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7與小腿6連接;其中，所述膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4的輸出軸同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I的輸出軸軸線垂直且相交；
[0028]大腿5與小腿6鉸接;膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7與膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3進(jìn)行偏心鉸接;膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7與小腿6鉸接；
[0029]工作過程中，髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I的輸出軸與臀部2直接相連，帶動(dòng)整條腿繞X軸旋轉(zhuǎn);髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4固定在臀部2上，輸出軸與大腿5直接相連，帶動(dòng)大腿及小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)軸與髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)I的轉(zhuǎn)軸垂直且相交;膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)4同軸，固定在大腿5上，膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿7的上端固定在膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3轉(zhuǎn)子的一側(cè)，以大腿5為機(jī)架，同膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3和小腿5形成了四連桿機(jī)構(gòu)，從而將膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)3的動(dòng)力傳遞至膝關(guān)節(jié)。
[0030]實(shí)施例1
[0031]本實(shí)施例中提供一種以液壓馬達(dá)為驅(qū)動(dòng)器的三自由度簡易小慣量仿生腿，其特征在于:包括三個(gè)液壓馬達(dá)，仿生腿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，臀部，大腿和小腿，髖關(guān)節(jié)兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)由第三個(gè)液壓馬達(dá)通過連桿驅(qū)動(dòng)。
[0032]所述三個(gè)液壓馬達(dá)分別控制髖關(guān)節(jié)X向、髖關(guān)節(jié)Y向和膝關(guān)節(jié)，分別稱為髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)、髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)和膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)。
[0033]所述髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)固定在機(jī)身上，連接臀部，當(dāng)髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)整條腿做X向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0034]所述髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)固定在臀部，連接大腿，其轉(zhuǎn)軸與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)垂直且相交當(dāng)髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)大腿和小腿做Y向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0035]所述膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)固定在大腿靠臀部一側(cè)，與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)同軸，通過連桿機(jī)構(gòu)連接小腿，當(dāng)膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)小腿做Y向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]所述三個(gè)液壓馬達(dá)可以進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，使末端形成不同的軌跡。
[0037]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，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，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)】
1.一種液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的武裝機(jī)器人三自由度簡易小慣量仿生腿，其特征在于，其包括:髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)(I)、臀部(2)、膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)、髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)(4)、大腿(5)、小腿(6)、膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿(7); 其中，臀部(2)與機(jī)器人機(jī)身組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)X向，臀部(2)與大腿(5)組成的關(guān)節(jié)稱為髖關(guān)節(jié)Y向，大腿(5)與小腿(6)組成的關(guān)節(jié)稱為膝關(guān)節(jié)； 髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)(I)通過聯(lián)軸器與臀部(2)連接，帶動(dòng)整條腿進(jìn)行髖關(guān)節(jié)X向的擺動(dòng)； 所述髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)(4)固定于臀部(2)上，通過聯(lián)軸器與大腿(5)相連;所述膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)固定于臀部(2)上，通過膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿(7)與小腿(6)連接;其中，所述膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)(4)的輸出軸同軸線，其軸線且與髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)(I)的輸出軸軸線垂直且相交； 大腿(5)與小腿(6)鉸接;膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿(7)與膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)進(jìn)行偏心鉸接;膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿(7)與小腿(6)鉸接； 工作過程中，髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)(I)的輸出軸與臀部(2)直接相連，帶動(dòng)整條腿繞X軸旋轉(zhuǎn);髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)(4)固定在臀部(2)上，輸出軸與大腿(5)直接相連，帶動(dòng)大腿及小腿繞y軸旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)軸與髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)(I)的轉(zhuǎn)軸垂直且相交;膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)與髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)(4)同軸，固定在大腿(5)上，膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿(7)的上端固定在膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)轉(zhuǎn)子的一側(cè)，以大腿(5)為機(jī)架，同膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)和小腿(5)形成了四連桿機(jī)構(gòu)，從而將膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)(3)的動(dòng)力傳遞至膝關(guān)節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于武裝機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的武裝機(jī)器人三自由度簡易小慣量仿生腿，其包括：髖關(guān)節(jié)X向液壓馬達(dá)、臀部、膝關(guān)節(jié)液壓馬達(dá)、髖關(guān)節(jié)Y向液壓馬達(dá)、大腿、小腿、膝關(guān)節(jié)傳動(dòng)桿；本發(fā)明具備如下有益效果：結(jié)構(gòu)簡單，三個(gè)關(guān)節(jié)中的兩個(gè)由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了腿部的靈活運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，三個(gè)液壓馬達(dá)集中在臀部周圍；可利用液壓馬達(dá)上的編碼盤來測定關(guān)節(jié)角；大腿和小腿上結(jié)構(gòu)簡單，可減少零件數(shù)目，增加強(qiáng)度；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)；液壓馬達(dá)功率密度高；關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角可以靈活設(shè)置。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號(hào)】CN105501324
【申請?zhí)枴緾N201510938077
【發(fā)明人】慕林棟, 蘇波, 江磊, 許威, 姚其昌, 蔣云峰, 黨睿娜, 田源木, 許 鵬, 楊天夫, 楊建雄
【申請人】中國北方車輛研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月15日