机械关节及仿生机械恐龙颈、尾部结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种机械关节及仿生机械恐龙颈、尾部结构，其中，机械关节包括第一连接件、第一驱动油缸、第二驱动油缸和连杆，所述第一驱动油缸的缸体和所述连杆的一端分别与所述第一连接件的一端铰接，所述第一驱动油缸的活塞杆的端部与所述连杆的另一端铰接，所述第二驱动油缸的活塞杆的端部铰接于所述第一连接件的侧壁上。本发明，因为设有第一驱动油缸和第二驱动油缸，用油缸代替电机驱动关节运动，同时对其结构进行优化，使其关节结构简单，便于操控，从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性和可靠性。
【专利说明】机械关节及仿生机械恐龙颈、尾部结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及四足机器人，具体涉及机械关节及仿生机械恐龙颈、尾部结构。
【背景技术】
[0002]机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门高新技术，它综合了机械、微电子与计算机、自动控制、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，是机电一体化技术的典型载体。大型四足仿生机械恐龙是四足步行机器人的一种重要应用，广泛应用于娱乐、影视等领域。
[0003]众所周知，仿生机械恐龙的各种动作都是通过各个关节的运动实现的。对于大型四足仿生机械恐龙而言，不仅需要能够行走，还需要能够实现摇头和摆尾。并且，还可以通过上下、左右摇头和摆尾调节大型四足仿生机械恐龙的重心，从而提高大型四足仿生机械恐龙行走的稳定性。
[0004]现在的四足仿生机械恐龙一般采用电机驱动，这种采用电机驱动的四足仿生机械恐龙其机电系统结构复杂，所需功率较大，动态响应特性差。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是解决大型四足仿生机械恐龙的机电系统结构复杂，从而导致其行走时稳定性很差，难以操控的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种机械关节，包括第一连接件、第一驱动油缸、第二驱动油缸和连杆，所述第一驱动油缸的缸体和所述连杆的一端分别与所述第一连接件的一端铰接，所述第一驱动油缸的活塞杆的端部与所述连杆的另一端铰接，所述第二驱动油缸的活塞杆的端部铰接于所述第一连接件的侧壁上。
[0007]在上述方案中，包括第二连接件和第三连接件，所述第一连接件的另一端与所述第二连接件固定，所述第三连接件的一端铰接于所述第二连接件的一端，所述第二连接件的另一端与所述第二驱动油缸的活塞杆的端部铰接。
[0008]在上述方案中，所述第一连接件一端设有一个U形开口，另一端设有与所述U形开口底部垂直的第一连接板，所述第一连接板设置在所述连杆的中轴线上，所述第一驱动油缸的缸体和所述连杆的一端分别在所述第一连接槽内与所述第一连接件铰接。
[0009]在上述方案中，所述第二连接件的一端设有第二 U形开口，所述第二连接件的侧壁上设有第三U形开口，所述第二驱动油缸的活塞杆的端部铰接于所述第二 U形开口内，所述第一连接板插装固定于所述第三U形开口内。
[0010]在上述方案中，所述第三连接件包括2块相互平行且通过与之垂直的第二连接板固定在一起的弧形弯板，所述2块弧形弯板的一端铰接于第二连接件5的一端，另一端设有用于与机体连接的安装孔，所述第二连接板连接于所述弧形弯板的弧形拐弯处。
[0011]在上述方案中，所述连杆呈条形板状，其表面沿其长度方向设有一道凸棱，所述连杆的另一端设有用于插装的插头。[0012]本发明还提供了一种仿生机械恐龙颈部结构，包括上述的机械关节，所述第三连接件的另一端与所述第二驱动油缸的缸体分别固定于仿生机械恐龙的躯干的前端。
[0013]在上述方案中，所述连杆的另一端设有仿生机械恐龙的头部组件，所述头部组件包括上颚和下颚，所述上颚和下颚呈水平设置的环形，从上到下依次穿装于所述连杆的另一端，第三驱动油缸的缸体与所述连杆的侧壁铰接，所述第三驱动油缸的活塞杆端与第四连接件的一端铰接，所述下颚与所述第四连接件的另一端穿装固定在一起。
[0014]本发明还提供了一种仿生机械恐龙尾部结构，包括上述的机械关节，所述第三连接件的另一端与所述第二驱动油缸的缸体分别固定于仿生机械恐龙的躯干的后端。
[0015]本发明，因为设有第一驱动油缸和第二驱动油缸，用油缸代替电机驱动关节运动，同时对其结构进行优化，使其结构简单，便于操控，从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的示意图；
[0017]图2为本发明中仿生机械恐龙颈部结构的示意图；
[0018]图3为本发明中仿生机械恐龙尾部结构的示意图；
[0019]图4为本发明中第一连接件的示意图；
[0020]图5为本发明中第二连接件的示意图；
[0021]图6为本发明中第三连接件的示意图；
[0022]图7为本发明中连杆的示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作出详细的说明。
[0024]如图1所示，本发明提供的机械关节，包括第一连接件1、第二连接件5、第三连接件6、第一驱动油缸2、第二驱动油缸3和连杆4。如图7所示，连杆4呈条形板状，其表面沿其长度方向设有一道凸棱，连杆4的另一端设有用于插装仿生机械恐龙头部组件的插头，这种结构的连杆在保证其强度的同时，减轻了重量，使机械关节更易操控。
[0025]如图4所示，第一连接件I 一端设有第一 U形开口 11，另一端设有与所述第一 U形开口 11底部垂直的第一连接板12，第一连接板12设置在连杆4的中轴线上，这种结构使连杆4所受的力直接作用在第一连接板12上，从而使机械关节的结构更稳固，稳定性更高。第一驱动油缸2的缸体和连杆4的一端分别在第一 U形开口 11内与第一连接件I铰接，第一驱动油缸2的活塞杆端部与连杆4的另一端铰接。
[0026]如图5所示，第二连接件5的一端设有第二 U形开口 13，第二连接件5的侧壁上设有第三U形开口 14，第二驱动油缸3的活塞杆端铰接于第二 U形开口 13内，第一连接板插装固定于第三U形开口 14内。
[0027]第二驱动油缸3的缸体端部设有用于连接机体的安装孔。
[0028]如图6所示，第三连接件6包括2块相互平行且通过与之垂直的第二连接板15固定在一起的弧形弯板16，2块弧形弯板16的一端铰接于第二连接件5的一端，另一端设有用于与机体连接的安装孔，第二连接板15连接于弧形弯板16的弧形拐弯处，这是因为在机械关节运动时弧形弯板16的弧形拐弯处为集中受力点，而将第二连接板15连接与弧形拐弯处可以增加弧形弯板16的受力强度，从一点程度上优化了机械关节的结构，大幅度提高了其运动过程的稳定性。
[0029]在空间内建立X、Y 二相坐标系，通过第一驱动油缸2活塞杆的伸缩，机械关节可实现X轴方向上的摆动，通过第一驱动油缸2活塞杆的伸缩，机械关节可实现Y轴方向上的摆动。
[0030]本发明，因为设有第一驱动油缸2和第二驱动油缸3，用油缸代替电机驱动关节运动，同时对其结构进行优化，使其关节少而结构简单，便于操控，从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性。
[0031]如图2所示，本发明还提供了一种包含有上述机械关节的仿生机械恐龙颈部结构，第三连接件6的另一端与第二驱动油缸3的缸体分别固定于仿生机械恐龙的躯干的前端。连杆4的一端设有仿生机械恐龙的头部组件，头部组件包括上颚7和下颚8，上颚7和下颚8呈水平设置的环形，从上到下依次穿装于连杆4的另一端，第三驱动油缸9的缸体与连杆4的侧壁铰接，第三驱动油缸9的活塞杆的端部与第四连接件10的一端铰接，下颚8与第四连接件10的另一端穿装固定在一起。包含有上述机械关节的仿生机械恐龙颈部结构不仅能实现Χ、Υ轴方向上的摆动，还可以通过第三驱动油缸9活塞杆的伸缩实现上、下颚
7、8的张开与闭合，同时因为优化了结构，使其连接关节数量少且结构简单，并在一定程度上减轻了重量，从而使仿生机械恐龙运动的稳定性更高。
[0032]如图3所示，本发明还提供了一种包含有上述机械关节的仿生机械恐龙尾部结构，第三连接件6的另一端与第二驱动油缸3的缸体分别固定于仿生机械恐龙的躯干的后端。比起包含有上述机械关节的仿生机械恐龙尾部结构可以实现上下左右方向上的摆动，比起电机驱动用油缸驱动的该仿生机械恐龙尾部结构关节更少，结构更简单，重量也更轻，运动起来的稳定性更好，操控起来更容易。
[0033]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.机械关节，其特征在于，包括第一连接件、第一驱动油缸、第二驱动油缸和连杆，所述第一驱动油缸的缸体和所述连杆的一端分别与所述第一连接件的一端铰接，所述第一驱动油缸的活塞杆的端部与所述连杆的另一端铰接，所述第二驱动油缸的活塞杆的端部铰接于所述第一连接件的侧壁上。
2.如权利要求1所述的机械关节，其特征在于，包括第二连接件和第三连接件，所述第一连接件的另一端与所述第二连接件固定，所述第三连接件的一端铰接于所述第二连接件的一端，所述第二连接件的另一端与所述第二驱动油缸的活塞杆的端部铰接。
3.如权利要求2所述的机械关节，其特征在于，所述第一连接件一端设有一个U形开口，另一端设有与所述U形开口底部垂直的第一连接板，所述第一连接板设置在所述连杆的中轴线上，所述第一驱动油缸的缸体和所述连杆的一端分别在所述第一连接槽内与所述第一连接件铰接。
4.如权利要求3所述的机械关节，其特征在于，所述第二连接件的一端设有第二U形开口，所述第二连接件的侧壁上设有第三U形开口，所述第二驱动油缸的活塞杆的端部铰接于所述第二 U形开口内，所述第一连接板插装固定于所述第三U形开口内。
5.如权利要求2所述的机械关节，其特征在于，所述第三连接件包括2块相互平行且通过与之垂直的第二连接板固定在一起的弧形弯板，所述2块弧形弯板的一端铰接于第二连接件的一端，另一端设有用于与机体连接的安装孔，所述第二连接板连接于所述弧形弯板的弧形拐弯处。
6.如权利要求1所述的机械关节，其特征在于，所述连杆呈条形板状，其表面沿其长度方向设有一道凸棱，所述连杆的另一端设有用于插装的插头。
7.仿生机械恐龙颈部结构，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的机械关节，所述第三连接件的另一端与所述第二驱动油缸的缸体分别固定于仿生机械恐龙的躯干的前端。
8.如权利要求7所述的仿生机械恐龙颈部结构，其特征在于，所述连杆的另一端设有仿生机械恐龙的头部组件，所述头部组件包括上颚和下颚，所述上颚和下颚呈水平设置的环形，从上到下依次穿装于所述连杆的另一端，所述第三驱动油缸的缸体与所述连杆的侧壁铰接，所述第三驱动油缸的活塞杆端与第四连接件的一端铰接，所述下颚与所述第四连接件的另一端穿装固定在一起。
9.仿生机械恐龙尾部结构，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的机械关节，所述第三连接件的另一端与所述第二驱动油缸的缸体分别固定于仿生机械恐龙的躯干的后端。
【文档编号】B25J11/00GK103950038SQ201410171729
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】韩晓建, 周春, 孙宇, 晋浩奇 申请人:中科宇博（北京）文化有限公司