[发明专利]一种机器人关节直线驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线驱动系统，特别是涉及一种机器人关节直线驱动系统，属于机器人技术领域。

背景技术

自从美国波士顿动力公司发布其四足机器人bigdog和双足机器人Atlas之后，液压驱动以其高爆发、高负载特性获得了极大的关注，基于仿生学原理可知，足类生物的运动依靠关节的转动而行走，如何将液压的直线驱动形式转换为关节的转动是实现足类机器人运动的基础。

中国专利文献CN201510016925.X提出了一种液压驱动的双足机器人下肢结构，为了实现液压装置直线驱动关节转动，以该双足机器人下肢结构中的膝关节转动为例，它的驱动方式为将液压缸端固定于大腿上，将液压杆端固定于小腿上，二者可以绕固定端相对转动，通过液压杆的伸缩带动小腿沿着膝盖处的被动转动关节转动，该结构方式导致大小腿之间天然存在较大的角度，即机器人站立、运动过程中一直保持半蹲的状态，且由于液压驱动系统必须连接大小腿构成三角形区域，故在加工时无法集成到腿部内部，与真实的人体形态差异较大。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决目前现有机器人液压驱动方式存在的驱动范围小、无法集成到机器人腿内部的问题，提供一种机器人关节直线驱动系统。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩转换为关节转动，将直线驱动转换为关节转动，包括液压杆、四连杆机构、第一液压缸伺服单元和第二液压缸伺服单元，所述第一液压缸伺服单元与所述第二液压缸伺服单元铰接，所述第一液压缸伺服单元与所述液压杆连接，所述液压杆与所述四连杆机构连接，所述四连杆机构将所述液压杆的短距离直线伸缩转换为关节转动，即将机器人的直线驱动转换为关节转动。

优选的方案是，所述液压杆、所述四连杆机构和所述第一液压缸伺服单元设置在小腿外壳内，所述第二液压缸伺服单元设置在大腿外壳内。

在上述任一方案中优选的是，所述四连杆机构包括两第一小臂、两第二小臂、第一轴、第二轴、第三轴和铰接轴。

在上述任一方案中优选的是，当所述第一液压缸伺服单元在外界油泵的推动下开始运转时，所述液压杆发生相对于所述第一液压缸伺服单元的伸长或收缩，所述液压杆的位移带动四连杆机构的所述第一小臂和所述第二小臂平动及转动，同时对所述第一轴和所述第二轴产生拉力，带动所述大腿外壳和所述小腿外壳沿着所述第三轴发生相对转动，将所述液压杆的直线驱动转化成所述大腿外壳和所述小腿外壳的相对转动。

在上述任一方案中优选的是，所述液压杆通过所述铰接轴设置在两所述第一小臂之间，所述液压杆设置在两所述第一小臂的一端。

在上述任一方案中优选的是，两所述第一小臂的另一端通过所述第一轴连接。

在上述任一方案中优选的是，设置了所述液压杆的两所述第一小臂的一端还通过所述铰接轴连接两所述第二小臂，两所述第二小臂的一端设置在两所述第一小臂之间。

在上述任一方案中优选的是，两所述第二小臂的另一端设置在所述第二轴上，所述第三轴设置在所述第二轴的一侧。

在上述任一方案中优选的是，所述第一液压缸伺服单元与外界油泵连接。

在上述任一方案中优选的是，所述第二液压缸伺服单元与所述第一液压缸伺服单元之间通过连接轴连接，所述第一液压缸伺服单元与所述液压杆之间通过连接机构连接。

本发明的有益技术效果：按照本发明的机器人关节直线驱动系统，本发明提供的机器人关节直线驱动系统，利用与液压杆相连的四连杆机构，将液压杆的短距离直线伸缩放大为大角度的关节转动，将直线驱动转换为关节转动的同时，成功将液压装置集成到了腿的内部，该驱动技术对于扩大机器人关节转动范围，提高机器人的仿生水准具有重大意义。

附图说明

图1为按照本发明的机器人关节直线驱动系统的一优选实施例的套设在大腿和小腿内的立体图；

图2为按照本发明的机器人关节直线驱动系统的一优选实施例的立体图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例。

图中：1-液压杆，2-第一液压缸伺服单元，3-第一小臂，4-第二小臂，5-第一轴，6-第二轴，7-大腿外壳，8-小腿外壳，9-第三轴，10-铰接轴，11-连接机构，12-连接轴，13-第二液压缸伺服单元。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。