多关节脊柱及脊柱型四足机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种多关节脊柱，包括依次铰接的第一脊骨、第二脊骨与第三脊骨，所述第一脊骨与所述第三脊骨分别用于安装机器人下肢，所述第一脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第一驱动单元，所述第三脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元分别安装于所述第二脊骨上；本发明专利技术还公开了一种脊柱型四足机器人，包括所述多关节脊柱与机器人下肢，所述机器人下肢分别安装于所述第一脊骨与所述第三脊骨。该多关节脊柱及脊柱型四足机器人具有多关节脊柱结构而可模拟四足生物的脊柱弯曲动作，脊柱弯曲幅度宽广，并增加前后肢体的运动独立性与可操作性，提高四足机器人的运动速度与运动灵活性。

Multi-joint Spine and Spinal Quadruped Robot

The invention discloses a multi-joint spine, which comprises the first, second and third articulated spines in turn. The first and third spines are respectively used to install the lower limbs of the robot. The first spine is connected with a first driving unit for driving the rotation of the first spine around the articulated axis, and the third spine connection is useful. The first driving unit and the second driving unit are respectively mounted on the second spine, and the invention also discloses a spine quadruped robot, including the multi-joint spine and the lower limbs of the robot, which are respectively mounted on the first spine. The bone is said to be the third spine. The multi-joint spine and spine quadruped robot has multi-joint spine structure and can simulate the spine curvature of quadruped organisms. The range of the spine curvature is wide, and the motion independence and maneuverability of the front and back limbs are increased, and the motion speed and flexibility of the quadruped robot are improved.

【技术实现步骤摘要】
多关节脊柱及脊柱型四足机器人
本专利技术属于机器人
，具体地来说，是一种多关节脊柱及脊柱型四足机器人。
技术介绍
足式机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课题之一，集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，多学科交叉、复杂程度高，吸引了众多科研机构、科技公司的目光聚焦，各国也相继投入巨资开展研究。现有的四足机器人一般采用刚性躯体，躯干无法弯曲，运动速度与运动灵活性严重受限，不符合生物运动形态，现有技术尚难解决。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种多关节脊柱及脊柱型四足机器人，具有多关节脊柱结构而可模拟四足生物的脊柱弯曲动作，脊柱弯曲幅度宽广，并增加前后肢体的运动独立性与可操作性，提高四足机器人的运动速度与运动灵活性。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种多关节脊柱，包括依次铰接的第一脊骨、第二脊骨与第三脊骨，所述第一脊骨与所述第三脊骨分别用于安装机器人下肢，所述第一脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第一驱动单元，所述第三脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元分别安装于所述第二脊骨上。作为上述技术方案的改进，所述第一脊骨与所述第三脊骨关于所述第二脊骨对称；和/或，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元关于所述第二脊骨对称。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一驱动单元两端分别铰接于所述第一脊骨与所述第二脊骨；和/或，所述第二驱动单元两端分别铰接于所述第二脊骨与所述第三脊骨。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一脊骨和/或所述第二脊骨和/或所述第三脊骨具有多关节构造。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一驱动单元和/或所述第二驱动单元为直线伸缩机构，所述直线伸缩机构的固定端连接于所述第二脊骨，伸缩端连接于所述第一脊骨或所述第三脊骨，所述伸缩端可直线伸缩地保持于所述固定端上。一种脊柱型四足机器人，包括以上任一项所述的多关节脊柱与机器人下肢，所述机器人下肢分别安装于所述第一脊骨与所述第三脊骨。作为上述技术方案的改进，所述机器人下肢包括髋骨、大腿、小腿、第一连杆与第二连杆，所述髋骨、所述大腿与所述小腿依次铰接，所述大腿、所述小腿、所述第一连杆与所述第二连杆组成平行四边形机构，所述髋骨连接于所述第一脊骨或所述第三脊骨并设有腿部驱动单元，所述腿部驱动单元的输出端铰接于所述第一连杆与所述第二连杆的铰接处。作为上述技术方案的进一步改进，所述腿部驱动单元包括第一直线伸缩机构与第二直线伸缩机构，所述第一直线伸缩机构与所述第二直线伸缩机构的运动输出方向之间的夹角范围为75°～90°，所述第一直线伸缩机构的输出端与所述第二直线伸缩机构的输出端分别铰接于所述第一连杆与所述第二连杆的铰接处。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一连杆与所述第二连杆的铰接处位于所述大腿接近所述髋骨的一端；和/或所述髋骨铰接于所述第一脊骨或所述第三脊骨；和/或所述腿部驱动单元的固定端铰接于所述髋骨。作为上述技术方案的进一步改进，位于所述第一脊骨的机器人下肢与位于所述第三脊骨的机器人下肢关于所述第二脊骨对称。本专利技术的有益效果是：设置依次铰接的第一脊骨、第二脊骨与第三脊骨，以三者之间的相对运动模拟四足生物的脊柱弯曲，脊柱弯曲幅度宽广而具有理想的运动灵活性，一方面利用躯体弯曲而增大奔跑步距，提高奔跑速度，另一方面具有越障能力而增加环境适应性；于第二脊骨上设置第一驱动单元与第二驱动单元，实现对第一脊骨与第三脊骨的独立驱动，使前后躯体之间保持运动独立，进一步丰富弯曲形态多样性，并保证前后躯体分别连接的前后肢体的运动控制独立性，从而增加模型的可操作性，进一步提升奔跑速度。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例1提供的多关节脊柱的俯视轴测示意图；图2是本专利技术实施例1提供的多关节脊柱的仰视轴测示意图；图3是本专利技术实施例1提供的多关节脊柱的主视示意图；图4是本专利技术实施例2提供的脊柱型四足机器人的整体轴测示意图；图5是本专利技术实施例2提供的脊柱型四足机器人的机器人下肢的轴测示意图；图6是图5中机器人下肢的局部示意图。主要元件符号说明：1000-脊柱型四足机器人，1100-多关节脊柱，1110-第一脊骨，1120-第二脊骨，1121-第一骨架，1122-第二骨架，1130-第三脊骨，1140-第一驱动单元，1150-第二驱动单元，1160-第一铰接轴，1170-第二铰接轴，1181-惯性测量单元，1182-供电电池，1183-总控阀块单元，1200-机器人下肢，1210-髋骨，1220-大腿，1230-小腿，1240-第一连杆，1250-第二连杆，1260-腿部驱动单元，1261-第一直线伸缩机构，1262-第二直线伸缩机构，1271-关节轴承，1272-Y型接头。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对多关节脊柱及脊柱型四足机器人进行更全面的描述。附图中给出了多关节脊柱及脊柱型四足机器人的优选实施例。但是，多关节脊柱及脊柱型四足机器人可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对多关节脊柱及脊柱型四足机器人的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在多关节脊柱及脊柱型四足机器人的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例1请结合参阅图1～3，本实施例公开一种多关节脊柱1100，该多关节脊柱1100包括依次铰接的第一脊骨1110、第二脊骨1120与第三脊骨1130，形成三段式主体关节构造，从而模拟四足生物的脊柱弯曲运动，提高四足机器人的运动速度与运动灵活性。基于铰接关系，第一脊骨1110与第三脊骨1130可分别绕其自身与第二脊骨1120的铰接轴分别旋转，实现多关节脊柱1100的弯曲运动。于前述构造下，多关节脊柱1100具有三段式基本构型。三段式基本构型具有宽广的弯曲角度，可实现幅度较大的躯体弯曲，从而有效增大奔跑步距。同时，三段式基本构型的脊柱运动规律可根据机器人的运动需求主动调整，具有宽广的运动范围，适应不同类型应用工况。其中，第一脊骨1110、第二脊骨1120与第三脊骨1130可分别具有刚性构造，于自身内部不再设置关节，简化机械结构；或者，第一脊骨1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多关节脊柱，其特征在于，包括依次铰接的第一脊骨、第二脊骨与第三脊骨，所述第一脊骨与所述第三脊骨分别用于安装机器人下肢，所述第一脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第一驱动单元，所述第三脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元分别安装于所述第二脊骨上。

【技术特征摘要】
1.一种多关节脊柱，其特征在于，包括依次铰接的第一脊骨、第二脊骨与第三脊骨，所述第一脊骨与所述第三脊骨分别用于安装机器人下肢，所述第一脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第一驱动单元，所述第三脊骨连接有用于驱动其绕铰接轴旋转的第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元分别安装于所述第二脊骨上。2.根据权利要求1所述的多关节脊柱，其特征在于，所述第一脊骨与所述第三脊骨关于所述第二脊骨对称；和/或，所述第一驱动单元与所述第二驱动单元关于所述第二脊骨对称。3.根据权利要求1所述的多关节脊柱，其特征在于，所述第一驱动单元两端分别铰接于所述第一脊骨与所述第二脊骨；和/或所述第二驱动单元两端分别铰接于所述第二脊骨与所述第三脊骨。4.根据权利要求1所述的多关节脊柱，其特征在于，所述第一脊骨和/或所述第二脊骨和/或所述第三脊骨具有多关节构造。5.根据权利要求1所述的多关节脊柱，其特征在于，所述第一驱动单元和/或所述第二驱动单元为直线伸缩机构，所述直线伸缩机构的固定端连接于所述第二脊骨，伸缩端连接于所述第一脊骨或所述第三脊骨，所述伸缩端可直线伸缩地保持于所述固定端上。6.一种脊柱型四足机器人，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的多关节脊柱与机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，蔡昌荣，李贺琦，
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