一种内部走油的轮腿式仿人形机器人制造技术

一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，它涉及机器人技术领域，以解决现有的液压驱动的机器人采用橡胶软管连接液压驱动单元和动力单元时，软管长且布管复杂，影响机器人运动的灵活性的问题。本发明专利技术包括头部、肩部、躯体、髋部盆骨、第一液压连杆组件、第二液压连杆组件、第三液压连杆组件、液压缸、两个机械臂、两个大腿、两个小腿和两个驱动轮；头部、肩部和躯体自上至下依次固接在一起，躯体与髋部盆骨铰接并通过液压缸驱动，每个机械臂铰接在肩部并通过第一液压连杆组件驱动能左右摆动，每个大腿与髋部盆骨铰接并通过第二液压连杆组件驱动使每个大腿能前后摆动。本发明专利技术各个关节采用无软管化油路使管线磨损故障大幅降低，整机安全性与可靠性提高。

A Wheel-Leg Humanoid Robot with Internal Oil Walking

【技术实现步骤摘要】
一种内部走油的轮腿式仿人形机器人
本专利技术涉及一种仿人形机器人，具体涉及一种内部走油的轮腿式仿人形机器人。
技术介绍
很长一段时间以来，针对崎岖复杂地形与梯坎等非连续性地面，腿足机器人被作为一个很有效的解决办法，传统的轮式或履带式机器人在平坦连续的地面具有很强的机动性，但在复杂非连续地面通过能力较弱。腿足机器人虽然能够灵活地适应各种复杂的地形，但是其稳定控制难度较大，且在平坦地面步行速度缓慢。轮腿复合机器人的目标是结合轮式机器人与腿足机器人各自的优点，即轮式移动的高机动性与腿足运动的强适应性，使得轮腿复合机器人同时兼备平坦地面快速移动能力与崎岖路面的强适应能力。轮腿仿人机器人把仿人机器人腿的末端的脚换成轮子，这样机器人在平坦地面可以采用轮式移动快速通过；在崎岖的地形通过调节腿和上身的姿态实现稳定通过。该机器人具有应用于搜救、极地探险等场合的潜力。因此，机器人对驱动系统的功率密度要求越来越高，传统电机驱动的缺陷也逐渐凸显出来：1)电机功率相对不足；2)机器人关节需要反复启动和停止的工作状态不是电机理想的工作状态；3)负载能力不足不利于机器人野外作业。相对地，液压驱动有许多优点，这使得它成为高动态机器人应用的理想选择。首先，液压驱动以其高功率密度、抗冲击鲁棒性和高刚度的特点被证明是一种适用于高带宽控制的驱动技术。其次，液压缸的形状与布置方式与人体的肌肉结构相似，能够很好地与机器人结构融合并进行一体化设计。第三，液压驱动更容易获得很强的爆发力。此外，液压油还可以作为执行机构的润滑剂和冷却剂，液压油的流动特性可以将局部热量传递到机器人全身，有利于机器人的分布式散热。目前液压驱动的机器人普遍采用橡胶软管连接液压驱动单元和动力单元，以便将液压动力从动力单元传输到驱动单元。虽然橡胶软管连接简便有效，但是橡胶软管经过运动关节会对机器人运动带来不可控的干扰。为了尽可能减小软管对关节运动的影响，并避免关节对软管的磨损，在安装软管时会留一定的弯转余量，这就会导致液压软管又长又复杂，影响机器人运动的灵活性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的液压驱动的机器人采用橡胶软管连接液压驱动单元和动力单元时，软管长且布管复杂，影响机器人运动的灵活性的问题，而提供一种内部走油的轮腿式仿人形机器人。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种内部走油的轮腿式仿人形机器人包括头部、肩部、躯体、髋部盆骨、第一液压连杆组件、第二液压连杆组件、第三液压连杆组件、液压缸、两个机械臂、两个大腿、两个小腿和两个驱动轮；头部、肩部和躯体自上至下依次固接在一起，躯体与髋部盆骨铰接并通过液压缸驱动，每个机械臂铰接在肩部上并通过第一液压连杆组件驱动能左右摆动，每个大腿与髋部盆骨铰接并通过第二液压连杆组件驱动使每个大腿能前后摆动，每个小腿与每个大腿铰接并通过第三液压连杆组件驱动使每个小腿能前后摆动，每个小腿上设置有一个驱动轮，驱动轮通过电机驱动，躯体、髋部盆骨和两个大腿三者加工有第一油路和第二油路，第一油路和第二油路各自的入油口分别通过液压管与外部液压系统连通，第二液压连杆组件通过液压管与第一油路的出油口连通，第三液压连杆组件通过液压管分别与第二油路的出油口连通；进一步地，每个机械臂包括大臂、小臂、第三液压缸、第三连杆和第三液压伺服阀；两个大臂铰接在肩部的两侧，小臂与大臂铰接在一起，第三液压缸和第三液压伺服阀分别固定在大臂上，第三连杆的一端与小臂铰接，第三连杆的另一端与第三液压缸的执行端铰接能使小臂在大臂上摆动，每个机械臂上的大臂与肩部加工有第三油路和第四油路，第四油路的出油口通过液压管与第三液压伺服阀的入油口连通,第三液压伺服阀的出油口与第三液压缸的进油口连通，第四油路的入油口通过液压管与外部液压系统连通。进一步地，肩部设置有两个转轴和两个摆臂液压缸，每个摆臂液压缸通过液压管与外部的液压系统连通，且每个摆臂液压缸与外部的液压系统连通的软管上设有一个液压伺服阀，每个转轴上设有第一齿轮，每个机械臂与每个转轴铰接并通过第一液压连杆组件驱动能左右摆动，每个摆臂液压缸上固定有第一导轨，第一齿条滑动设置在第一导轨上并与摆臂液压缸的执行端固定，齿条与齿轮相互啮合。进一步地，第一液压连杆组件包括第一液压缸、第一连杆和第一液压伺服阀；第一液压缸和第一液压伺服阀分别固定在机械臂的大臂上，第一连杆的一端与所述转轴铰接，第一连杆的另一端与第一液压缸的执行端铰接，每个机械臂上的第一液压缸驱动第一连杆使每个机械臂能左右摆动；第一液压缸的入油口通过液压管与第一液压伺服阀的出油口连通，第一液压伺服阀的入油口通过液压管与所述第三油路的出油口连通。进一步地，第二液压连杆组件和第三液压连杆组件分别包括第二液压缸、第二连杆和第二液压伺服阀；每个大腿上均设有一套第二液压连杆组件和一套第三液压连杆组件，其中第二液压连杆组件上的第二液压缸和第二液压伺服阀以及第三液压连杆组件上的第二液压缸和第二液压伺服阀均固定在每个大腿上，每套第二液压连杆组件上的第二连杆的一端与髋部盆骨铰接，每套第二液压连杆组件上的第二连杆的另一端与第二液压连杆组件上第二液压缸的执行端铰接使每个大腿能前后摆动，每套第二液压连杆组件上的第二液压缸通过第二液压连杆组件上的第二液压伺服阀与所述第一油路的出油口连通，每套第三液压连杆组件上的第二液压缸通过第三液压连杆组件上的第二液压伺服阀与所述第二油路的出油口连通；每套第三液压连杆组件上的第二连杆的一端与每个小腿铰接，每套第三液压连杆组件上的第二连杆的另一端与第三液压连杆组件上的第二液压缸的执行端铰接。进一步地，每个转轴沿轴线方向的一侧加工有第一长孔，沿其轴线的另一侧加工有两个第二长孔，其中第一长孔的一端设有油堵，每个转轴的侧面加工有两个孔，第一长孔和其中一个第二长孔分别与转轴侧面的一个孔贯通，转轴侧面的另一个孔与另一个第二长孔贯通，肩部两侧分别加工有与每个转轴相配合的轴孔，每个转轴转动设置在肩部一侧的轴孔上，肩部两侧的轴孔上分别加工有两个第一环形槽，每个第一环形槽上加工有与第一环形槽贯通的第二入油孔，其中一个第二入油孔与转轴侧面的一个孔相对应并与第一长孔连通，另一个第二入油孔与转轴侧面的另一个孔相对应连通；大臂与转轴的第一铰接轴上沿轴线方向加工有两个第一油道孔，与第一铰接轴的轴线垂直的方向加工有两个第二油道孔，每个第二油道孔与每个第一油道孔相连通，每个第二油道孔还与每个第二长孔相连通，第一铰接轴的侧面加工有两个第一出油孔，每个第一出油孔与每个油道孔连通，大臂上加工有两个第二环形槽，每个第二环形槽与每个第一出油孔相对应，每个第二环形槽上加工有与该第二环形槽贯通的出油口，与第一长孔连通的第二入油孔、一个第一环形槽、第一长孔、一个第二长孔、一个第二油道孔、第一油道孔、一个第二环形槽、一个第一出油孔和一个第二环形槽上的出油口一同形成第三油路；另一个第二入油孔、另一个第一环形槽、另一个第二长孔、另一个第二油道孔、第一油道孔、另一个环形槽、另一个第一出油孔和另一个第二环形槽上的出油口一同形成第四油路。进一步地，髋部盆骨包括上连接体、下连接体和密封垫；上连接体和下连接体之间设有密封垫并通过螺栓固定在一起，上连接体上设有两个同轴的第二铰接轴，两个第二铰接轴分别与躯体铰接，两个大腿分别与下连接体铰接，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，其特征在于：它包括头部(1)、肩部(2)、躯体(3)、髋部盆骨(4)、第一液压连杆组件(5)、第二液压连杆组件(6)、第三液压连杆组件(13)、液压缸(7)、两个机械臂(9)、两个大腿(10)、两个小腿(11)和两个驱动轮(12)；头部(1)、肩部(2)和躯体(3)自上至下依次固接在一起，躯体(3)与髋部盆骨(4)铰接并通过液压缸(7)驱动，每个机械臂(9)铰接在肩部(2)上并通过第一液压连杆组件(5)驱动能左右摆动，每个大腿(10)与髋部盆骨(4)铰接并通过第二液压连杆组件(6)驱动使每个大腿(10)能前后摆动，每个小腿(11)与每个大腿(10)铰接并通过第三液压连杆组件(13)驱动使每个小腿(11)能前后摆动，每个小腿(11)上设置有一个驱动轮(12)，驱动轮(12)通过电机驱动；躯体(3)、髋部盆骨(4)和两个大腿(10)三者加工有第一油路和第二油路，第一油路和第二油路各自的入油口分别通过液压管与外部液压系统连通，第二液压连杆组件(6)通过液压管与第一油路的出油口连通，第三液压连杆组件(13)通过液压管分别与第二油路的出油口连通；每个机械臂(9)与肩部(2)二者加工有第三油路，第三油路的入油口通过液压管与外部的液压系统连通，第三油路的出油口通过液压管与第一液压连杆组件(5)连通。...

【技术特征摘要】
1.一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，其特征在于：它包括头部(1)、肩部(2)、躯体(3)、髋部盆骨(4)、第一液压连杆组件(5)、第二液压连杆组件(6)、第三液压连杆组件(13)、液压缸(7)、两个机械臂(9)、两个大腿(10)、两个小腿(11)和两个驱动轮(12)；头部(1)、肩部(2)和躯体(3)自上至下依次固接在一起，躯体(3)与髋部盆骨(4)铰接并通过液压缸(7)驱动，每个机械臂(9)铰接在肩部(2)上并通过第一液压连杆组件(5)驱动能左右摆动，每个大腿(10)与髋部盆骨(4)铰接并通过第二液压连杆组件(6)驱动使每个大腿(10)能前后摆动，每个小腿(11)与每个大腿(10)铰接并通过第三液压连杆组件(13)驱动使每个小腿(11)能前后摆动，每个小腿(11)上设置有一个驱动轮(12)，驱动轮(12)通过电机驱动；躯体(3)、髋部盆骨(4)和两个大腿(10)三者加工有第一油路和第二油路，第一油路和第二油路各自的入油口分别通过液压管与外部液压系统连通，第二液压连杆组件(6)通过液压管与第一油路的出油口连通，第三液压连杆组件(13)通过液压管分别与第二油路的出油口连通；每个机械臂(9)与肩部(2)二者加工有第三油路，第三油路的入油口通过液压管与外部的液压系统连通，第三油路的出油口通过液压管与第一液压连杆组件(5)连通。2.根据权利要求1所述的一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，其特征在于：每个机械臂(9)包括大臂(9-1)、小臂(9-2)、第三液压缸(9-3)、第三连杆(9-4)和第三液压伺服阀(9-5)；两个大臂(9-1)铰接在肩部(2)的两侧，小臂(9-2)与大臂(9-1)铰接在一起，第三液压缸(9-3)和第三液压伺服阀(9-5)分别固定在大臂(9-1)上，第三连杆(9-4)的一端与小臂(9-2)铰接，第三连杆(9-4)的另一端与第三液压缸(9-3)的执行端铰接能使小臂(9-2)在大臂(9-1)上摆动，每个机械臂(9)上的大臂(9-1)与肩部(2)加工有第三油路和第四油路，第四油路的出油口通过液压管与第三液压伺服阀(9-5)的入油口连通,第三液压伺服阀(9-5)的出油口与第三液压缸(9-3)的进油口连通，第四油路的入油口通过液压管与外部液压系统连通。3.根据权利要求1或2所述的一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，其特征在于：肩部(2)设置有两个转轴(2-1)和两个摆臂液压缸(2-2)，每个摆臂液压缸(2-2)通过液压管与外部的液压系统连通，且每个摆臂液压缸(2-2)与外部的液压系统连通的软管上设有一个液压伺服阀，每个转轴(2-1)上设有第一齿轮(2-3)，每个机械臂(9)通过第一铰接轴(15)与每个转轴(2-1)铰接并通过第一液压连杆组件(5)驱动能左右摆动，每个摆臂液压缸(2-2)上固定有第一导轨，第一齿条(2-4)滑动设置在第一导轨上并与摆臂液压缸(2-2)的执行端固定，第一齿条(2-4)与第一齿轮(2-3)相互啮合。4.根据权利要求3所述的一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，其特征在于：第一液压连杆组件(5)包括第一液压缸(5-1)、第一连杆(5-2)和第一液压伺服阀(5-3)；第一液压缸(5-1)和第一液压伺服阀(5-3)分别固定在机械臂(9)的大臂(9-1)上，第一连杆(5-2)的一端与所述转轴(2-1)铰接，第一连杆(5-2)的另一端与第一液压缸(5-1)的执行端铰接，每个机械臂(9)上的第一液压缸(5-1)驱动第一连杆(5-2)使每个机械臂(9)能左右摆动；第一液压缸(5-1)的入油口通过液压管与第一液压伺服阀(5-3)的出油口连通，第一液压伺服阀(5-3)的入油口通过液压管与所述第三油路的出油口连通。5.根据权利要求1、2或4所述的一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，其特征在于：第二液压连杆组件(6)和第三液压连杆组件(13)分别包括第二液压缸(6131)、第二连杆(6132)和第二液压伺服阀(6133)；每个大腿(10)上均设有一套第二液压连杆组件(6)和一套第三液压连杆组件(13)，其中第二液压连杆组件(6)上的第二液压缸(6131)和第二液压伺服阀(6133)以及第三液压连杆组件(13)上的第二液压缸(6131)和第二液压伺服阀(6133)均固定在每个大腿(10)上，每套第二液压连杆组件(6)上的第二连杆(6132)的一端与髋部盆骨(4)铰接，每套第二液压连杆组件(6)上的第二连杆(6132)的另一端与第二液压连杆组件(6)上第二液压缸(6131)的执行端铰接使每个大腿(10)能前后摆动，每套第二液压连杆组件(6)上的第二液压缸(6131)通过第二液压连杆组件(6)上的第二液压伺服阀(6133)与所述第一油路的出油口连通，每套第三液压连杆组件(13)上的第二液压缸6132通过第三液压连杆组件(13)上的第二液压伺服阀(6133)与所述第二油路的出油口连通；每套第三液压连杆组件(13)上的第二连杆(6132)的一端与每个小腿(11)铰接，每套第三液压连杆组件(13)上的第二连杆(6132)的另一端与第三液压连杆组件(13)上的第二液压缸(6131)的执行端铰接。6.根据权利要求5所述的一种内部走油的轮腿式仿人形机器人，其特征在于：所述躯体(3)上固定有第二齿轮(3-1)，髋部盆骨(4)上设置有第二齿条(4-1)，第二齿轮(3-1)与第二齿条(4-1)相互啮合，第二齿条(4-1)通过液压缸(7)驱动以带动第二齿条(4-1)前...

【专利技术属性】
技术研发人员：付宜利，李旭，封海波，周海涛，张松源，
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