[发明专利]具有负重能力的液压驱动双足机器人下肢机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种双足机器人，尤其是一种具有负重能力的液压驱动双足机器人下肢机构。

背景技术

目前双足机器人移动方式能耗较低，对非结构环境具有较好的适应性，例如巷道和活动空间较小的危险区域，具有更好的机动性和更强的避障能力。国内外双足机器人的研究取得了丰硕的成果。

美国波士顿动力公司于2009年推出第一代液压驱动双足机器人“petman”，2011年9月推出第二代“petman”，它的职能是为美军实验防护服装。日本本田公司推出的“ASIMO”，它的目标是家庭服务。中国专利文献CN101856286A公开了“一种用于下肢假肢性能测试的双足步行机器人装置”，该装置用于智能下肢假肢定量测试和评估。中国专利文献CN101229826A公开了“一种双足机器人的下肢机构”，该机构是电机驱动，基本不具有负重能力。中国专利文献CN101565064A公开了“一种双足机器人步行机构”，该机构可实现较多的仿人动作，基本不具有负重能力。中国专利文献CN101121424A公开了“一种多自由度的双足机器人下肢机构”，该机构具有一定的承载能力，但是机构比较复杂。目前，双足机器人研究，大都追求仿人的动作及与人的交流。机器人基本不具有负重能力。近年来，双足负重机器人的研究已逐步展开。

2005年日本国际博览会(简称为″爱知世博会″)丰田公司展出“I-foot”的载人机器人，可搭载一名体重在70公斤以下的驾驶员，同时可以搬动60公斤左右的重物，身高2.36m，其自身重量为200公斤，机构比较笨重。日本千叶工业大学未来机器人研究中心研制出可以搬运100kg的人或重物的双足步行机器人“Core”，这是目前世界上双足机器人可以搬运的最大重量。Core作为原型机，高1.915米，重230kg，在关节部位总共搭载了12台强力大型马达从而实现100kg的载重。运动能力相对较差。

现有负重型机器人机构比较笨重，运动能力相对较差，而且，大都采用电驱动，机器人自身重量比较大。开发一种、机构简单、运动能力强并且具有负重能力的液压驱动的双足机器人具有理论和实际意义。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种具有负重能力的液压驱动双足机器人下肢机构，该机构构造简单、具有越障能力、能够转向、易于维护、动态响应能力强，具有负载能力。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有负重能力的液压驱动双足机器人下肢机构，包括两条机器人腿，所述每条机器人腿上部均与一个机器人转向机构相连，所述机器人转向机构设置于机器人躯干上，所述每条机器人腿下部均连接有一只机器人足；所述每条机器人腿、每个机器人转向机构和每一只机器人足均采用液压驱动；其中，一条机器人腿、一个机器人转向机构和一只机器人足上共设有一个以机器人躯干法向为轴的主动旋转自由度转动副I、一个侧向主动自由度转动副II、一个侧向被动自由度转动副VI及三个前向主动自由度分别是转动副III、转动副IV和转动副V。

所述每个机器人转向机构均由主动部分和从动部分组成；所述主动部分包括：液压马达、直齿齿轮、止动垫圈I和螺钉，所述液压马达安装于机器人躯干上，液压马达的输出轴向下穿过机器人躯干，直齿齿轮安装在液压马达输出轴上，轴端的固定方式为止动垫圈I加螺钉；

所述从动部分包括单腿转向用从动直齿齿轮轴、侧摆油缸固定支架、机器人腿支架、角位移传感器和角位移传感器支架；所述单腿转向用从动直齿齿轮轴穿过机器人躯干并通过轴承装置固定于机器人躯干上，角位移传感器通过角位移传感器支架安装于轴承装置顶端，且角位移传感器与单腿转向用从动直齿齿轮轴相连；单腿转向用从动直齿齿轮轴与主动部分的直齿齿轮相啮合，单腿转向用从动直齿齿轮轴下端与机器人腿支架相连，机器人腿支架上设置有侧摆油缸固定支架。

所述轴承装置包括轴承盖、圆螺母、止动垫圈、圆锥滚子轴承I、轴承支撑架、圆锥滚子轴承II，所述圆锥滚子轴承I和圆锥滚子轴承II的外圈宽对宽反装，上下安装于轴承支撑架中，所述轴承盖固定于轴承支撑架上部，圆锥滚子轴承I和轴承盖之间由下向上设有止动垫圈和圆螺母。

所述轴承支撑架下端设有能够固定于机器人躯干上的法兰盘。

所述轴承盖上设有供单腿转向用从动直齿齿轮轴穿过的孔。

所述每条机器人腿均由三段依次连接的腿节组成，其中，三段依次连接的腿节由上而下分别为：机器人腿节I、机器人大腿、机器人小腿；

所述机器人腿节I，通过轴线沿躯干纵向的转动副II和液压伺服油缸I与机器人腿支架相连；