一种液压驱动的双足机器人下肢机构制造技术

一种液压驱动的双足机器人下肢机构，它涉及一种双足机器人下肢机构，具体涉及一种液压驱动的双足机器人下肢机构。本发明专利技术为了解决现有电驱动机器人负载能力小、比功率低、抗干扰性差的问题。本发明专利技术包括躯干、分油器、左腿和右腿，分油器安装在躯干的上表面上，所述左腿和右腿并排安装在躯干的下表面上，左腿和右腿结构相同，所述左腿包括足部、小腿、大腿、髋关节前摆液压缸伺服单元、髋关节扭转液压缸伺服单元、髋关节、膝关节前摆液压缸伺服单元、踝关节、两个踝关节液压缸伺服单元、髋关节侧摆液压缸伺服单元和躯干上端摆动连接件。本发明专利技术属于机器人领域。

【技术实现步骤摘要】
一种液压驱动的双足机器人下肢机构
本专利技术涉及一种双足机器人下肢机构，具体涉及一种液压驱动的双足机器人下肢机构，属于机器人领域。
技术介绍
目前双足机器人是机器人研究的一个重要课题。双足机器人关节自由度多，运动形式复杂，有着非常好的灵活性。相比于轮式机器人和履带式机器人，能够适应各种各样的地形，适应环境的能力强。由于双足机器人有着类似人体的结构，能代替人完成很多工作，减少人类的工作负担，因此有着很好的前景。国内外研究人员在该领域已取得令人瞩目的成果。双足机器人的驱动方式一直是研究的热点，目前双足机器人多采用步进电机、伺服电机等作为运动的驱动源。电机的输出力矩小，负载能力有限，无法满足机器人大负载、快速运动的设计要求。从仿生学角度来看，液压驱动是当前模拟人体肌肉驱动的最好方式。从机械特性角度看，液压驱动的输出力大，比功率高，抗干扰能力强，能适应恶劣的野外环境。液压驱动也有其弊端，如漏油、污染、效率低等，但用液压作为机器人的驱动方式能够弥补电机的不足，增强机器人关节的输出力，从而增强其负载能力，提高对环境的适应性。而且液压系统刚度大，响应快，可以提高机器人运动的快速性。现有电机驱动的双足机器人在运动快速性方面绝大多数表现不佳，用液压驱动可以突破这个瓶颈。液压驱动双足机器人是研究野外作业机器人的一种趋势。基于液压驱动的双足机器人可以在战争中充当强化士兵，背负较重的物资在恶劣环境中战斗；能在崎岖的地形上充当搬运工，运输重型物资；能在恶劣的环境中充当工人，进行苦力工作，因此液压驱动的双足机器人有广阔的发展前景，这方面的研究也是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术为解决现有电驱动机器人负载能力小、比功率低、抗干扰性差的问题，进而提出一种液压驱动的双足机器人下肢机构。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：本专利技术包括躯干、分油器、左腿和右腿，分油器安装在躯干的上表面上，所述左腿和右腿并排安装在躯干的下表面上，左腿和右腿结构相同，所述左腿包括足部、小腿、大腿、髋关节前摆液压缸伺服单元、髋关节扭转液压缸伺服单元、髋关节、膝关节前摆液压缸伺服单元、踝关节、两个踝关节液压缸伺服单元、髋关节侧摆液压缸伺服单元和躯干上端摆动连接件，大腿的上端通过所述髋关节与躯干连接，大腿的下端与小腿的上端连接，小腿的下端与足部连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元的上端通过躯干上端摆动连接件与躯干连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元与所述髋关节连接，小腿通过两个踝关节液压缸伺服单元与足部连接，大腿通过膝关节前摆液压缸伺服单元与小腿连接，所述髋关节通过髋关节前摆液压缸伺服单元与大腿连接，所述髋关节通过髋关节扭转液压缸伺服单元与躯干连接，髋关节前摆液压缸伺服单元、髋关节扭转液压缸伺服单元、膝关节前摆液压缸伺服单元、踝关节液压缸伺服单元、髋关节侧摆液压缸伺服单元均与分油器连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术具有较强的负重能力，可以背负150kg的负载实现原地蹲起运动；机器人站立时，当侧面受到冲击，可以调整脚步动作，抵抗冲击作用，经试验验证，该机器人能够抵抗10kg.m/s的冲量；本专利技术的液压驱动使关节有着大的力矩输出，增强机器人的负载能，而且关节驱动无需采用减速器，结构简单；本专利技术经试验验证，机器人可以抵抗一定的冲击，稳定性好；本专利技术的每条腿有六个主动自由度，模拟人体关节运动形式，可以保证机器人有较强的行走能力和灵活性机器人的液压缸伺服单元采用统一形式，简化设计，易于维护。附图说明图1是本专利技术的立体结构示意图，图2是本专利技术的左视图，图3是本专利技术的主视图，图4是本专利技术的髋关节结构示意图，图5是本专利技术的膝关节结构示意图，图6是本专利技术的踝关节结构示意图，图7是本专利技术的足部结构示意图，图8是本专利技术的液压缸驱动单元的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1、图2、图3和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种液压驱动的双足机器人下肢机构包括躯干6、分油器7、左腿和右腿，分油器7安装在躯干6的上表面上，所述左腿和右腿并排安装在躯干6的下表面上，左腿和右腿结构相同，所述左腿包括足部1、小腿2、大腿3、髋关节前摆液压缸伺服单元4、髋关节扭转液压缸伺服单元5、髋关节、膝关节前摆液压缸伺服单元8、踝关节、两个踝关节液压缸伺服单元9、髋关节侧摆液压缸伺服单元10和躯干上端摆动连接件11，大腿3的上端通过所述髋关节与躯干6连接，大腿3的下端与小腿2的上端连接，小腿2的下端与足部1连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元10的上端通过躯干上端摆动连接件11与躯干6连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元10与所述髋关节连接，小腿2通过两个踝关节液压缸伺服单元9与足部1连接，大腿3通过膝关节前摆液压缸伺服单元8与小腿2连接，所述髋关节通过髋关节前摆液压缸伺服单元4与大腿3连接，所述髋关节通过髋关节扭转液压缸伺服单元5与躯干6连接，髋关节前摆液压缸伺服单元4、髋关节扭转液压缸伺服单元5、膝关节前摆液压缸伺服单元8、踝关节液压缸伺服单元9、髋关节侧摆液压缸伺服单元10均与分油器7连接。本实施方式中左腿和右腿对称设计，每条腿的髋关节有三个自由度，大腿3与小腿2的连接处为膝关节，膝关节有一个自由度，踝关节有两个自由度。本实施方式中大腿3和小腿2在通过销和轴承连接形成膝关节的转动副。膝关节液压缸伺服单元8的液压缸通过销连接在大腿3上，活塞端通过销连接在小腿2上。活塞的伸缩可以带动小腿相对大腿转动，实现膝关节的转动。具体实施方式二：结合图7说明本实施方式，本实施方式所述一种液压驱动的双足机器人下肢机构的足部1由足部上端24、足部六维力传感器25、足部下端26由上至下依次连接组成。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种液压驱动的双足机器人下肢机构的髋关节包括髋关节旋转连接件12、侧摆轴承盖13、髋关节三轴连接件14、髋关节前摆上端连接件15和髋关节前摆轴承盖16，髋关节旋转连接件12安装在躯干6的下表面上，髋关节旋转连接件12通过髋关节三轴连接件14与髋关节前摆上端连接件15连接，髋关节前摆上端连接件15与髋关节前摆液压伺服单元4的上端连接，髋关节前摆上端连接件15与大腿3的上端连接，侧摆轴承盖13扣装在髋关节旋转连接件12上，髋关节前摆轴承盖16扣装在大腿3的上端上。本实施方式中髋关节的三个自由度由三个液压缸伺服单元分别控制。髋关节旋转连接件12穿过躯干上的孔与上端摆动件11连接，连接件12与躯干6形成扭转的转动副。扭转液压缸伺服单元5推动旋转连接件12，使下身相对躯干发生转动。髋关节三轴连接件14通过连接销和轴承与髋关节旋转连接件12形成侧摆的转动副，侧摆液压缸伺服单元10一端与摆动件11连接，另一端与三轴连接件14连接，活塞杆推动连接件14产生侧摆转动副的运动。大腿3和髋关节三轴连接件14通过连接销和轴承在16处形成髋关节前摆转动副，由髋关节前摆液压缸伺服单元4负责驱动。该伺服单元一端连接在大腿3上，一端与连接件15连接，连接件15与三轴连接件14连接固连，活塞杆推动15可以实现前摆转动副的运动。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式四：结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种液压驱动的双足机器人下肢机构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压驱动的双足机器人下肢机构，其特征在于：所述一种液压驱动的双足机器人下肢机构包括躯干(6)、分油器(7)、左腿和右腿，分油器(7)安装在躯干(6)的上表面上，所述左腿和右腿并排安装在躯干(6)的下表面上，左腿和右腿结构相同，所述左腿包括足部(1)、小腿(2)、大腿(3)、髋关节前摆液压缸伺服单元(4)、髋关节扭转液压缸伺服单元(5)、髋关节、膝关节前摆液压缸伺服单元(8)、踝关节、两个踝关节液压缸伺服单元(9)、髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)和躯干上端摆动连接件(11)，大腿(3)的上端通过所述髋关节与躯干(6)连接，大腿(3)的下端与小腿(2)的上端连接，小腿(2)的下端与足部(1)连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)的上端通过躯干上端摆动连接件(11)与躯干(6)连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)与所述髋关节连接，小腿(2)通过两个踝关节液压缸伺服单元(9)与足部(1)连接，大腿(3)通过膝关节前摆液压缸伺服单元(8)与小腿(2)连接，所述髋关节通过髋关节前摆液压缸伺服单元(4)与大腿(3)连接，所述髋关节通过髋关节扭转液压缸伺服单元(5)与躯干(6)连接，髋关节前摆液压缸伺服单元(4)、髋关节扭转液压缸伺服单元(5)、膝关节前摆液压缸伺服单元(8)、踝关节液压缸伺服单元(9)、髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)均与分油器(7)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种液压驱动的双足机器人下肢机构，它包括躯干(6)、分油器(7)、左腿和右腿，分油器(7)安装在躯干(6)的上表面上，所述左腿和右腿并排安装在躯干(6)的下表面上，左腿和右腿结构相同，所述左腿包括足部(1)、小腿(2)、大腿(3)、髋关节前摆液压缸伺服单元(4)、髋关节扭转液压缸伺服单元(5)、髋关节、膝关节前摆液压缸伺服单元(8)、踝关节、两个踝关节液压缸伺服单元(9)、髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)和躯干上端摆动连接件(11)，大腿(3)的上端通过所述髋关节与躯干(6)连接，大腿(3)的下端与小腿(2)的上端连接，小腿(2)的下端与足部(1)连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)的上端通过躯干上端摆动连接件(11)与躯干(6)连接，髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)与所述髋关节连接，小腿(2)通过两个踝关节液压缸伺服单元(9)与足部(1)连接，大腿(3)通过膝关节前摆液压缸伺服单元(8)与小腿(2)连接，所述髋关节通过髋关节前摆液压缸伺服单元(4)与大腿(3)连接，所述髋关节通过髋关节扭转液压缸伺服单元(5)与躯干(6)连接，髋关节前摆液压缸伺服单元(4)、髋关节扭转液压缸伺服单元(5)、膝关节前摆液压缸伺服单元(8)、踝关节液压缸伺服单元(9)、髋关节侧摆液压缸伺服单元(10)均与分油器(7)连接，足部(1)由足部上端(24)、足部六维力传感器(25)、足部下端(26)由上至下依次连接组成，其特征在于：所述髋关节包括髋关节旋转连接件(12)、侧摆轴承盖(13)、髋关节三轴连接件(14)、髋关节前摆上端连接件(15)和髋关节前摆轴承盖(16)，髋关节旋转连接件(12)安装在躯干(6)的下表面上，髋关节旋转连接件(12)通过髋关节三轴连接件(14)与髋关节前摆上端连接件(15)连接，髋关节前摆上端...

【专利技术属性】
技术研发人员：付宜利，罗健文，雷昱，杨嘉伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23