[发明专利]一种基于生物学特征的四足仿生机器人平台

权利要求书

1.一种基于生物学特征的四足仿生机器人平台，包括躯干(2)和四个下肢(1)，四个下肢(1)均匀对称地分布在躯干(2)下方的四角，且四个下肢(1)的结构完全相同；其特征在于，所述躯干(2)包括用于分别驱动每个下肢(1)运动的四个驱动单元(40)、用于支撑驱动单元(40)的躯干底板(50)、用于采集环境数据的深度视觉器(60)和用于感知外部障碍的激光雷达(70)；

所述下肢(1)包括踝关节(10)、脚掌(20)和腿部(30)；腿部(30)的上端固定连接驱动单元(40)，腿部(30)下端可转动连接所述踝关节(10)的上端；踝关节(10)的下端可转动连接所述脚掌(20)的上端；

所述踝关节(10)包括与脚掌(20)连接的支撑板(11)、与支撑板(11)前后两端可转动连接的支撑框(12)、与支撑框(12)左右两端可转动连接的支撑架(13)、丝杆传动单元(14)和用于控制踝关节(10)的踝关节控制单元(15)；所述丝杆传动单元(14)上端固定在支撑架(13)上部，丝杆传动单元(14)下端的两个连接端(141)通过两个第一连杆(16)铰接支撑板(11)的左右两端、通过两个第二连杆(17)铰接支撑架(13)的左右两端，用以实现控制支撑板(11)的俯仰运动和翻转运动；

所述脚掌(20)包括与踝关节(10)连接的脚跟(21)、倾斜布设的足弓(22)、设于足弓(22)上表面的脚掌控制单元(23)和位于足弓(22)端部的脚趾(24)；所述足弓(22)的两端通过扭簧分别与脚跟(21)的上部和脚趾(24)连接，扭簧能实现足弓(22)与脚跟(21)、脚趾(24)之间的相对转动，使脚跟(21)底面和脚趾(24)能作为承重点与地面接触；

所述踝关节控制单元(15)包括控制盒(151)和传感器；控制盒(151)安装在支撑架(13)上，控制盒(151)用于接收、处理踝关节(10)上的传感器信息，并发出相应控制指令以使踝关节(10)执行相应操作；

所述丝杆传动单元(14)包括从下至上依次连接的连接端(141)、丝杆(142)、自锁主轴螺母机构(143)、电机(144)、与丝杆(142)同轴的丝杆运动导轨(145)和连接支座(146)；

所述丝杆(142)一端通过螺纹与连接端(141)实现固定连接，丝杆(142)另一端与配置在电机(144)的输出轴上的自锁主轴螺母机构(143)相连，实现由电机输出动力，带动自锁主轴螺母机构(143)转动，进而带动丝杆(142)上下运动，并通过踝关节控制单元(15)中的增量编码器和数字式霍尔传感器检测电机(144)转动角度、控制电机(144)的正反转，实现踝关节(10)的上下运动和翻转运动；

所述丝杆(142)与自锁主轴螺母机构(143)啮合后引导入丝杆运动导轨(145)内，丝杆运动导轨(145)上端与连接支座(146)铰接，连接支座(146)固定在支撑架(13)上部；所述自锁主轴螺母机构(143)连接所述电机(144)，所述电机(144)为带减速器的线性无刷直流电机，在电机(144)上部设有用于连接配重减振棒(147)的连接口，配重减振棒(147)用于丝杆传动单元(14)运动时为第一连杆(16)和第二连杆(17)提供一定侧向力以使其稳定运动并缓解系统振动对四足机器人本体的影响；

所述支撑板(11)前后两端设有可旋转的第一支撑轴(111)，在支撑板(11)的左右两端设有可旋转的第二支撑轴(112)，在第二支撑轴(112)上开设有贯通的限位孔(113)，支撑板(11)下端设有脚掌连接件(114)；

所述支撑架(13)为倒Y形结构，支撑架(13)的上端为腿部连接环(131)，支撑架(13)的倒Y形结构的交点位置左右两侧设有两个第二连杆铰接件(132)。

2.如权利要求1所述的基于生物学特征的四足仿生机器人平台，其特征在于，所述支撑框(12)为方形结构，支撑板(11)通过第一支撑轴(111)安装在支撑框(12)的前后两条边上，第一支撑轴(111)通过过盈配合与支撑框(12)的前后两条边上的连接孔固定连接；所述支撑架(13)下方的两个端部通过支架连接件(133)连接在支撑框(12)的左右两条边上，支架连接件(133)与支撑架(13)采用螺栓固定连接，支撑框(12)相对于支撑架(13)和支架连接件(133)能够转动。