[发明专利]单驱仿生机械腿

说明书

本发明公开了一种单驱仿生机械腿，包括机体、大腿连杆、小腿连杆、用于驱动大腿连杆和小腿连杆摆动的行动连杆以及用于为行动连杆提供动力的驱动组件；所述大腿连杆上端与机体通过转动副配合连接，所述大腿连杆下端以及行动连杆下端分别与小腿连杆上端通过转动副配合连接并形成两个转动副，所述驱动组件与行动连杆上端驱动配合用于驱动行动连杆摆动从而驱动大腿连杆和小腿连杆相对摆动实现跨步运动；本发明通过单驱动结构驱动机械腿既能够实现机械腿的高效跨步运动又可以实现步形、平衡的复杂控制，可以更好的应用于泛应用于外骨骼系统、越野运输系统、康复训练系统、义肢、机器人底盘等领域。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种单驱仿生机械腿。

背景技术

仿生机械腿是一种模仿动物腿部运用的机械装置，它可给实现类似腿的支撑运动功能，成为重要的支撑运动平台。可广泛应用于医疗康以及工业生产等众多领域。双足或四足机器人、辅助残疾人行走系统、人体外骨骼系统、康复训练系统、人造腿或者它的组成部分、矫形器械和被动锻炼用器械等都是它的具体应用体现。

目前较为常见的仿生机械腿采用电机或者液压动力分关节控制，通过组合控制实现步形运动，面临控制复杂、能效低、续航差、体积大重量大的缺点。尤其是能效低需要配备较大的动力源导致应用受限。另外还有半助力的仿生机械腿，可以帮助负重，但人为控制需要付出较大的代价，尚未达到大规模应用能力。

因此，为解决以上问题，需要一种单驱仿生机械腿，通过驱动系统结合多连杆结构实现多关节的联动，依赖电力或人工驱动，实现圆周运动与步形运动的转换，保持惯性能量，使系统承载能力接近刚性支撑，提升整个系统的效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种单驱仿生机械腿，通过驱动系统结合多连杆结构实现多关节的联动，依赖电力或人工驱动，实现圆周运动与步形运动的转换，保持惯性能量，使系统承载能力接近刚性支撑，提升整个系统的效率。

本发明的单驱仿生机械腿，包括机体、大腿连杆、小腿连杆、用于驱动大腿连杆和小腿连杆摆动的行动连杆以及用于为行动连杆提供动力的驱动组件；所述大腿连杆上端与机体通过转动副配合连接，所述大腿连杆下端以及行动连杆下端分别与小腿连杆上端通过转动副配合连接并形成两个转动副，所述驱动组件与行动连杆上端驱动配合用于驱动行动连杆摆动从而驱动大腿连杆和小腿连杆相对摆动实现跨步运动。

进一步，所述驱动组件包括转动配合安装于机体上的转动轮副、驱动转动轮副转动的驱动装置，所述行动连杆上端与转动轮副偏心转动配合。

进一步，所述驱动组件还包括摇臂组件，所述摇臂组件两端分别通过转动副配合于机体以及行动连杆上端，所述摇臂组件与行动连杆形成的转动副位于转动轮副与行动连杆形成的转动副上方。

进一步，所述摇臂组件包括与行动连杆上端通过转动副配合的摇臂以及通过转动副配合连接于机体上并使得动力输出端摆动的调节机构，所述调节机构的动力输出端与摇臂自由端相对，所述调节机构动力输出端与摇臂自由端通过单自由度滑动副配合连接并且二者之间具有约束相对滑动的力。

进一步，所述转动轮副包括与机体通过转动副配合的主动齿轮以及从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合形成齿轮副传动，所述行动连杆上端与从动齿轮偏心转动配合，所述主动齿轮与驱动装置传动配合。

进一步，所述单驱仿生机械腿还包括通过转动副配合连接于小腿连杆下端的足部，所述足部与小腿连杆之间设置有跟腱组件，所述跟腱组件包括通过转动副连接于小腿连杆和足部上的两个连接结以及连接于两个连接结之间用于改变两个连接结之间距离的伸缩机构。

进一步，所述小腿连杆下端通过滑动副配合连接有可沿小腿连杆长度方向滑动的伸缩节，所述伸缩节与小腿连杆之间通过缓冲件连接。

进一步，所述行动连杆下端与大腿连杆下端有相对靠近的限位凸块，当大腿连杆与小腿连杆共线时，两个限位凸块相互约束并限制小腿连杆与大腿连杆相对转动而导致的关节外翻。