[实用新型]具备多机构组合关节及多级控制模块的多关节仿生机械腿

说明书

具备多机构组合关节及多级控制模块的多关节仿生机械腿，包括依次连接的基节、转节、大腿节、小腿节和胫节，仿生机器人主体与仿生机械腿的基节以及仿生机械腿的各腿节间通过旋转关节和/或多机构组合关节连接，且还设有多级控制模块；所述多机构组合关节包括推进机构、杆机构、滑动机构和旋转机构；所述多级控制模块用于关节的运动控制，设于基节和/或转节和/或大腿节和/或小腿节和/或胫节，各控制模块之间具备层级主从关系，其层级数≥2，且分布于不同的腿节；所述腿节间的连接关节包括多机构组合关节。本实用新型提供的扭矩大，占用空间小，结构与控制简单，安全且稳定可靠，可广泛应用。

技术领域

本实用新型涉及一种仿生机械腿，具体涉及一种具备多机构组合关节及多级控制模块的多关节仿生机械腿。

背景技术

仿生机器人能在复杂的环境中完成危险的工作，具有运动平稳、灵活的特性，在军事、检测、救援、教育、娱乐等领域有很大的应用前景。长期以来，仿生机器人都是国内外机器人领域研究的热点之一。仿生机械腿作为仿生机器人的关键部件，一直都是相关研究的重点。

现有技术中，仿生机械腿的实现形式有多种：采用电机和减速机组合实现关节旋转，各个关节串联组成仿生机械腿，其缺陷一是仿生机器人主体承载较大时，腿部的各关节处的承载力对减速机和电机的要求很高，导致成本急剧上升，其缺陷二是因每组减速机和电机的力矩承载能力有限，而其自身质量较大，易造成仿生机械腿抬升时的承载力较小的结果，在大中型仿生机器人中将严重影响功能；采用液压电机实现关节旋转，其主要缺陷是液压电机实现动力需液压泵等较大的辅助设备，在中型的多足仿生机器人中难以应用；采用连杆机构并联实现关节旋转。

CN 206465074 U公开的一种四边形连杆机构仿生机械腿，以及CN 104908839 公开的多连杆组合仿生机械腿，解决了大承载问题，其缺陷一是每个关节需多个杆件组合，使每个关节的连杆结构占用了大量空间，不利于空间布局，缺陷二是这种结构只用于实现2~3个关节的仿生机械腿，大于3个关节的实现难度较大。

CN 110723232 A公开的利用丝杆实现上升和下落的仿生机械腿，其缺陷一是丝杆的布局形式难以应用到大于3个关节的仿生机械腿结构，缺陷二是横杆穿插丝杆后，没有承力机构辅助，导致丝杆受剪切力，极易造成丝杆断裂，缺陷三是采用横杆穿插丝杆的形式极大的限制了关节的摆动角度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种大扭矩、关节角度范围大、结构与控制简单、安全且稳定可靠的，适用于大承载大中型多足机器人的多关节仿生机械腿。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，具备多机构组合关节及多级控制模块的多关节仿生机械腿，包括依次连接的基节、转节、大腿节、小腿节和胫节，仿生机器人主体与仿生机械腿的基节以及仿生机械腿的各腿节间通过旋转关节和/或多机构组合关节连接，且还设有多级控制模块；所述多机构组合关节包括推进机构、杆机构、滑动机构和旋转机构；所述推进机构用于提供动力，所述杆机构和旋转机构用于将推进机构的运动转化为转动，所述滑动机构用于承载；所述多级控制模块用于关节的运动控制，设于基节和/或转节和/或大腿节和/或小腿节和/或胫节，各控制模块之间具备层级主从关系，其层级数≥2，且分布于不同的腿节；所述腿节间的连接关节包括多机构组合关节。

进一步，所述推进机构的运动导轨与滑动机构运动导轨平行和/或曲率相同，杆机构支点与旋转机构分别位于推进机构的上方和/或下方和/或一侧和/或一端，杆机构的支点与推进机构分别设于不同的腿节。

进一步，所述多级控制模块包括主控制模块、二级控制模块、三级控制模块，所述层级依次为主从关系，下一级控制模块的指令输出直接和/或间接受控于上一级控制模块，但每一级控制模块均具备独立的数据采集、处理及运算能力。

进一步，所述关节连接的主体与基节关节、基节与转节关节以及转节与大腿节关节，三个相邻关节的旋转轴线两两不平行；所述三个关节的旋转轴线最佳设置为两两垂直。