【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仿人机器人，具体涉及一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人。
技术介绍
1、日本福岛核事故等各种灾难的发生，凸显了在人类无法进入的危险环境中应用机器人的必要性。这类灾害场景要求机器人具有快速移动、复杂地形适应和灵巧操纵的能力。仿人机器人成为近些年最受国际关注的机器人研究方向之一。
2、仿人机器人属于移动机器人的一种，按照移动方式分类，主要有轮式机器人、履带式机器人与足式机器人。轮式机器人具有较高的移动速度，转向灵活，但是对路面环境要求很高；履带式机器人具有强大的越野能力，但是履带移动机构笨重，运行效率不高；足式机器人几乎适应于各种地面环境，还能够跳跃一定的高度躲避地面的障碍，具有很高的机动性，同时实际环境绝大多数都是为人类设计的，这使得仿人机器人在应用中很多方便。但是其运动效率低下，速度较慢。为了结合轮式机器人的高效、机动性强和移动速度快等优点的同时，使其能够克服一定的环境条件，完成在极端路面上的移动和作业，轮腿复合式移动机器人便由此诞生。其不仅可以在平坦的地形上像普通轮式机器人一样快速地移动，而且可以根据地形调整姿态。轮腿机器人具有很强的机动性，理想状态下几乎可以在所有地形上移动。
3、在仿人机器人的驱动方面，通常采用电机驱动或液压驱动这两种方式。电机驱动精度高，调速方便，但推力较小，电机功率相对不足；同时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；此外负载能力的不足不利于机器人野外作业；液压驱动系统复杂且需要油源，但它具有较大的承载能力。液压驱动凭借响应快、载荷大、功率重量
4、集成液压动力单元以实现动力自主是液压机器人发展中最复杂的问题之一。一方面，传统的液压动力由高重量、大体积的地面液压泵站提供。将这样一个大型系统小型化并将其与小型移动机器人集成是非常具有挑战性的。另一方面，很难找到用于移动人形机器人的液压系统商业部件。然而，为了实现动力自主并高效地完成任务，移动机器人必须配备微型液压动力单元(hpu)。
5、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。
6、综上所述，现有的仿人机器人存在机动性较弱、负载承受能力较差、液压驱动单元和动力单元采用橡胶软管连接，影响关节运动以及机器人运动的灵活性问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有的仿人机器人存在机动性较弱、负载承受能力较差、液压驱动单元和动力单元采用橡胶软管连接，影响关节运动以及机器人运动的灵活性问题，进而提供一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，它包括肩部、躯干、腰部、两个电液混合驱动操作臂和两个轮腿，肩部、躯干和腰部由上至下依次布置，肩部包括肩连接部分和肩活动部分，肩连接部分水平安装在躯干顶端，肩活动部分可转动地安装在肩连接部分上，躯干上安装有肩pitch方向自由度驱动机构，所述肩pitch方向自由度驱动机构与肩活动部分连接以驱动肩部的pitch方向自由度，肩部的左右两侧分别设有对称布置的两个电液混合驱动操作臂，每个电液混合驱动操作臂包括大臂、小臂和液压操作手，大臂包括大臂连接部分和大臂活动部分，大臂连接部分首端与肩活动部分活动连接，肩活动部分安装有肩roll方向自由度驱动机构，所述肩roll方向自由度驱动机构与大臂连接部分连接以驱动肩部的roll方向自由度，大臂连接部分末端与大臂活动部分首端活动连接，大臂连接部分安装有肩yaw方向自由度驱动机构，所述肩yaw方向自由度驱动机构与大臂活动部分连接以驱动肩部的yaw方向自由度，小臂包括小臂连接部分和小臂活动部分，小臂连接部分顶端与大臂活动部分末端活动连接，大臂活动部分上安装有肘关节驱动机构，所述肘关节驱动机构与小臂连接部分连接以驱动肘关节，小臂连接部分末端与小臂活动部分首端活动连接，小臂连接部分上安装有肘yaw方向自由度驱动机构，所述肘yaw方向自由度驱动机构与小臂活动部分连接以驱动肘关节yaw方向的自由度，小臂活动部分末端与液压操作手首端活动连接，小臂活动部分安装有腕关节驱动机构，所述腕关节驱动机构与液压操作手连接以驱动腕关节，躯干底端与腰部顶端活动连接，躯干上安装有腰关节驱动机构，所述腰关节驱动机构与腰部连接以驱动腰关节，腰部左右两侧分别设有对称布置的两个轮腿，每个轮腿包括大腿和小腿，大腿首端与腰部侧端活动连接，大腿上安装有髋关节驱动机构，所述髋关节驱动机构与腰部连接以驱动髋关节，大腿末端与小腿首端活动连接，大腿上安装有膝关节驱动机构，所述膝关节驱动机构与小腿连接以驱动膝关节。
4、进一步地，肩部的肩连接部分包括肩支架、两个肩roll深沟球轴承、两个肩roll轴承座、两个肩走油关节和两个肩深沟球轴承，肩支架水平安装在躯干顶端，两个肩roll轴承座同轴对称安装在肩支架上表面左右两端，两个肩roll轴承座内孔中分别安装有两个肩roll深沟球轴承，两个肩roll轴承座之间设有同轴对称布置的两个肩走油关节，两个肩走油关节内孔中分别安装有两个肩深沟球轴承；
5、肩部的肩活动部分包括两个肩活动结构，两个肩活动结构沿肩部长度方向水平对称布置在肩支架上方左右两侧，每个肩活动结构外侧端部分别可转动地安装在对应的肩roll轴承座上，每个肩活动结构内侧端部分别可转动地安装在对应的肩走油关节上，每个肩活动结构包括肩roll基架、肩roll导轨座、肩roll直线导轨、肩roll二力杆和肩roll二力杆连接销轴，肩roll基架一端设有肩roll基架套筒，肩roll基架套筒插装在肩roll轴承座内孔中，肩roll基架套筒通过肩roll深沟球轴承与肩roll轴承座转动连接，肩roll基架另一端设有与肩roll基架套筒一体成型且对称布置的两个基架直角油管，两个基架直角油管端部与大臂上部转动连接，肩roll轴承座与肩走油关节之间之间设有水平布置的肩roll导轨座，肩roll导轨座一端与肩roll基架的肩roll基架套筒固定连接，肩roll导轨座上方设有肩roll直线导轨，肩roll直线导轨的滑轨与肩roll导轨座固定连接，肩roll直线导轨的滑块与肩roll二力杆一端铰接，肩roll二力杆另一端穿过肩roll基架的肩roll基架套筒并通过肩roll二力杆连接销轴与大臂上部转动连接；
6、肩roll方向自由度驱动机构水平布置在肩支架上方，肩roll方向自由度驱动机构包括肩roll液压缸集成件、两个肩roll液压活塞杆和两个肩roll伺服阀，肩ro本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：它包括肩部(1)、躯干(4)、腰部(5)、两个电液混合驱动操作臂和两个轮腿，肩部(1)、躯干(4)和腰部(5)由上至下依次布置，肩部(1)包括肩连接部分和肩活动部分，肩连接部分水平安装在躯干(4)顶端，肩活动部分可转动地安装在肩连接部分上，躯干(4)上安装有肩pitch方向自由度驱动机构，所述肩pitch方向自由度驱动机构与肩活动部分连接以驱动肩部(1)的pitch方向自由度，肩部(1)的左右两侧分别设有对称布置的两个电液混合驱动操作臂，每个电液混合驱动操作臂包括大臂(2)、小臂(3)和液压操作手(8)，大臂(2)包括大臂连接部分和大臂活动部分，大臂连接部分首端与肩活动部分活动连接，肩活动部分安装有肩roll方向自由度驱动机构，所述肩roll方向自由度驱动机构与大臂连接部分连接以驱动肩部(1)的roll方向自由度，大臂连接部分末端与大臂活动部分首端活动连接，大臂连接部分安装有肩yaw方向自由度驱动机构，所述肩yaw方向自由度驱动机构与大臂活动部分连接以驱动肩部(1)的yaw方向自由度，小臂(3)包括小臂连接部分和小臂活动部分，小
2.根据权利要求1所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：肩部(1)的肩连接部分包括肩支架(101)、两个肩roll深沟球轴承(102)、两个肩roll轴承座(103)、两个肩走油关节(104)和两个肩深沟球轴承(105)，肩支架(101)水平安装在躯干(4)顶端，两个肩roll轴承座(103)同轴对称安装在肩支架(101)上表面左右两端，两个肩roll轴承座(103)内孔中分别安装有两个肩roll深沟球轴承(102)，两个肩roll轴承座(103)之间设有同轴对称布置的两个肩走油关节(104)，两个肩走油关节(104)内孔中分别安装有两个肩深沟球轴承(105)；
3.根据权利要求2所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：躯干(4)包括躯干骨架(401)、两个腰支架(402)、两组躯干-腰连接耳板(403)、两个躯干走油关节(404)、两个躯干蓄能器(405)和两个躯干-腰连接销轴(406)，躯干骨架(401)下方设有左右对称布置的两个腰支架(402)，所述两个腰支架(402)底端与腰部(5)顶端连接，每个腰支架(402)两侧设有一组躯干-腰连接耳板(403)，腰支架(402)与躯干-腰连接耳板(403)通过躯干-腰连接销轴转动连接，每个腰支架(402)内侧设有一个躯干走油关节(404)，躯干走油关节(404)下部与躯干-腰连接销轴内侧端部连接，躯干骨架(401)中部设有左右对称布置的两个躯干蓄能器(405)，两个躯干蓄能器(405)分别通过两个油路与两个躯干走油关节(404)上部连接；
4.根据权利要求3所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：腰部(5)包括腰关节直线导轨(501)、腰关节滑块连接件(502)、腰关节二力杆、腰关节连接销轴(503)、腰连接座(504)和腰部骨架(505)，腰关节直线导轨(501)和腰关节二力杆(4-5)沿高度方向由上至下依次竖直布置在躯干骨架(401)后侧中部，腰关节直线导轨(501)的滑轨安装在躯干骨架(401)后表面，腰关节直线导轨(501)的滑块通过腰关节滑块连接件(502)与腰关节二力杆上端铰接，腰连接座(504)安装在腰部骨架(505)顶端，腰关节二力杆下端通过腰关节连接销轴(503)与腰连接座(504)铰接；
5.根据权利要求2或4所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：大臂(2)的大臂连接部分包括大臂基架(201)、大臂连接骨...
【技术特征摘要】
1.一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：它包括肩部(1)、躯干(4)、腰部(5)、两个电液混合驱动操作臂和两个轮腿，肩部(1)、躯干(4)和腰部(5)由上至下依次布置，肩部(1)包括肩连接部分和肩活动部分，肩连接部分水平安装在躯干(4)顶端，肩活动部分可转动地安装在肩连接部分上，躯干(4)上安装有肩pitch方向自由度驱动机构，所述肩pitch方向自由度驱动机构与肩活动部分连接以驱动肩部(1)的pitch方向自由度，肩部(1)的左右两侧分别设有对称布置的两个电液混合驱动操作臂，每个电液混合驱动操作臂包括大臂(2)、小臂(3)和液压操作手(8)，大臂(2)包括大臂连接部分和大臂活动部分，大臂连接部分首端与肩活动部分活动连接，肩活动部分安装有肩roll方向自由度驱动机构，所述肩roll方向自由度驱动机构与大臂连接部分连接以驱动肩部(1)的roll方向自由度，大臂连接部分末端与大臂活动部分首端活动连接，大臂连接部分安装有肩yaw方向自由度驱动机构，所述肩yaw方向自由度驱动机构与大臂活动部分连接以驱动肩部(1)的yaw方向自由度，小臂(3)包括小臂连接部分和小臂活动部分，小臂连接部分顶端与大臂活动部分末端活动连接，大臂活动部分上安装有肘关节驱动机构，所述肘关节驱动机构与小臂连接部分连接以驱动肘关节，小臂连接部分末端与小臂活动部分首端活动连接，小臂连接部分上安装有肘yaw方向自由度驱动机构，所述肘yaw方向自由度驱动机构与小臂活动部分连接以驱动肘关节yaw方向的自由度，小臂活动部分末端与液压操作手(8)首端活动连接，小臂活动部分安装有腕关节驱动机构，所述腕关节驱动机构与液压操作手(8)连接以驱动腕关节，躯干(4)底端与腰部(5)顶端活动连接，躯干(4)上安装有腰关节驱动机构，所述腰关节驱动机构与腰部(5)连接以驱动腰关节，腰部(5)左右两侧分别设有对称布置的两个轮腿，每个轮腿包括大腿(6)和小腿(7)，大腿(6)首端与腰部(5)侧端活动连接，大腿(6)上安装有髋关节驱动机构，所述髋关节驱动机构与腰部(5)连接以驱动髋关节，大腿(6)末端与小腿(7)首端活动连接，大腿(6)上安装有膝关节驱动机构，所述膝关节驱动机构与小腿(7)连接以驱动膝关节。
2.根据权利要求1所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：肩部(1)的肩连接部分包括肩支架(101)、两个肩roll深沟球轴承(102)、两个肩roll轴承座(103)、两个肩走油关节(104)和两个肩深沟球轴承(105)，肩支架(101)水平安装在躯干(4)顶端，两个肩roll轴承座(103)同轴对称安装在肩支架(101)上表面左右两端，两个肩roll轴承座(103)内孔中分别安装有两个肩roll深沟球轴承(102)，两个肩roll轴承座(103)之间设有同轴对称布置的两个肩走油关节(104)，两个肩走油关节(104)内孔中分别安装有两个肩深沟球轴承(105)；
3.根据权利要求2所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：躯干(4)包括躯干骨架(401)、两个腰支架(402)、两组躯干-腰连接耳板(403)、两个躯干走油关节(404)、两个躯干蓄能器(405)和两个躯干-腰连接销轴(406)，躯干骨架(401)下方设有左右对称布置的两个腰支架(402)，所述两个腰支架(402)底端与腰部(5)顶端连接，每个腰支架(402)两侧设有一组躯干-腰连接耳板(403)，腰支架(402)与躯干-腰连接耳板(403)通过躯干-腰连接销轴转动连接，每个腰支架(402)内侧设有一个躯干走油关节(404)，躯干走油关节(404)下部与躯干-腰连接销轴内侧端部连接，躯干骨架(401)中部设有左右对称布置的两个躯干蓄能器(405)，两个躯干蓄能器(405)分别通过两个油路与两个躯干走油关节(404)上部连接；
4.根据权利要求3所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：腰部(5)包括腰关节直线导轨(501)、腰关节滑块连接件(502)、腰关节二力杆、腰关节连接销轴(503)、腰连接座(504)和腰部骨架(505)，腰关节直线导轨(501)和腰关节二力杆(4-5)沿高度方向由上至下依次竖直布置在躯干骨架(401)后侧中部，腰关节直线导轨(501)的滑轨安装在躯干骨架(401)后表面，腰关节直线导轨(501)的滑块通过腰关节滑块连接件(502)与腰关节二力杆上端铰接，腰连接座(504)安装在腰部骨架(505)顶端，腰关节二力杆下端通过腰关节连接销轴(503)与腰连接座(504)铰接；
5.根据权利要求2或4所述的一种液压动力自主的轮腿式仿人机器人，其特征在于：大臂(2)的大臂连接部分包括大臂基架(201)、大臂连接骨架(202)、两个大臂-肩部连接轴承和两个大臂走油关节(204)，大臂基架(201)一端设有大臂基架套筒，大臂连接骨架(202)为空心轴结构，大臂基架套筒套装在大臂连接骨架(202)首端，大臂基架(201)另一端设有与大臂基架套筒一体成型且竖直对称布置的两个大臂基架耳板，两个大臂基架耳板分别通过两个大臂-肩部连接轴承与肩roll基架(106)的两个基架直角油管转动连接，两个大臂基架耳板之间设有与大臂基架套筒顶端一体成型且竖直对称布置的两个肩roll二力杆连接耳板，两个肩roll二力杆连接耳板通过肩roll二力杆连接销轴(100)与肩roll二力杆(109)端部铰接，大臂连接骨架(202)两侧设有同轴布...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，付宜利，关士奇，封海波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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