[发明专利]一种基于张拉整体结构的仿生四足机器人

说明书

本公开公开的一种基于张拉整体结构的仿生四足机器人，包括，头部、尾部，及连接头部和尾部的柔性脊柱，所述头部与尾部处均连接柔性腿足，所述柔性脊柱包括多个串行连接的椎骨，相邻椎骨间经柔性受拉构件连接，实现相邻所述椎骨间的多自由度运动。柔性脊柱由多个椎骨串行连接，相邻椎骨间经柔性受拉构件连接，综合了刚体结构与软体结构的优点，具备柔顺性好和灵活性好的特点。

技术领域

本公开涉及一种基于张拉整体结构的仿生四足机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

四足机器人与轮式、履带式等移动机器人相比在粗糙地形中具有更好的适应能力，与双足、六足等腿足机器人相比又兼顾了运动的稳定性和结构/控制的复杂性，有望成为新一代适用于复杂环境中的移动平台，已成为国内外机器人领域的研究热点。国内外已研制出多款非常成功的四足机器人商业产品，在四足机器人的轻量化、机动性等方面均取得了不错的进展。目前的四足机器人依靠身体的高刚性结构和高动态响应保持运动的稳定性，而反观自然界中的四足动物，与四足机器人存在很大的区别，尤其是在身体的柔顺性方面。以猫为例，猫的四肢含有大量的肌肉和韧带等组织，赋予它们固有的柔性和弹性，可以有效地防止或减少震动对身体的损伤，即使从高处坠落也依然完好无损；猫的脊柱同样具有很高的柔性，能够产生弯曲、伸展、收缩等变形，使其甚至可以像液体一样随意地改变身体形状。

发明人认为，现有的四足机器人的结构设计过程中，单纯地采用刚性结构难以保证四足机器人的柔顺性，而单纯地采用软体结构也难以保证四足机器人的承载能力。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于张拉整体结构的仿生四足机器人，柔性脊柱由多个椎骨串行连接，相邻椎骨间经柔性受拉构件连接，综合了刚体结构与软体结构的优点，具备柔顺性好和灵活性好的特点。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种基于张拉整体结构的仿生四足机器人，包括，头部、尾部，及连接头部和尾部的柔性脊柱，所述头部与尾部处均连接柔性腿足，所述柔性脊柱包括多个串行连接的椎骨，相邻椎骨间经柔性受拉构件连接，实现相邻椎骨间的多自由度运动。

进一步的，串行连接的椎骨，包括，头椎骨、多个中间椎骨和尾椎骨，头椎骨、多个中间椎骨和尾椎骨依次串行连接。

进一步的，头椎骨，包括第一脊柱刚性构件；中间椎骨和尾椎骨，均包括，第一脊柱刚性构件和多个斜拉刚性构件，多个所述斜拉刚性构件的一端连接在一起形成公共端，多个所述斜拉刚性构件的另一端与所述第一脊柱刚性构件连接。

优选的，尾椎骨，还在第一脊柱刚性构件内设置支撑件。

进一步的，所述柔性受拉构件包括，多个第一脊柱柔性拉索和多个第二脊柱柔性拉索，多个所述第一脊柱柔性拉索连接相邻的两个第一脊柱刚性构件，多个所述第二脊柱柔性拉索连接一个椎骨的公共端与相邻椎骨的第一脊柱刚性构件。

进一步的，所述头部与尾部结构相同，均为刚性构件。

进一步的，所述头部经刚性连接件与所述头椎骨连接，所述尾部经刚性连接件与所述尾椎骨连接。

进一步的，所述柔性腿足，包括，呈空间交叉设置、且互不接触的第一腿足刚性构件和第二腿足刚性构件，所述第一腿足刚性构件和第二腿足刚性构件经多个所述第一腿足柔性拉索和第二腿足柔性拉索连接，所述第一腿足刚性构件相对于第二腿足刚性构件多自由度运动。

进一步的，所述第一腿足柔性拉索连接第二腿足刚性构件的第一端及第一腿足刚性构件靠近所述第二腿足刚性构件第一端的端面，所述第二腿足柔性拉索连接所述第二腿足刚性构件的第二端及第一腿足刚性构件靠近所述第二腿足刚性构件第二端的端面。