一种仿生恐龙四足机器人机构的制作方法

文档序号:43170阅读:622来源:国知局
专利名称:一种仿生恐龙四足机器人机构的制作方法
【专利摘要】本设计一种仿生恐龙四足机器人机构,属于机器人结构创新设计,提供了一种仿生恐龙四足机器人,设计采用伺服液压缸驱动,自由度分布为每条机械腿具有3个自由度,尾部3个自由度,颈部2个自由度,头部1个自由度,共18个自由度,采用伺服液压缸驱动。其自由度分布情况为每条腿髋部和躯干铰链形成一个侧摆,髋部和大腿铰链形成一个俯仰,对应四足恐龙的髋关节;大腿和小腿铰链形成一个俯仰,对应四足恐龙的髋关节与肘(膝)关节;躯干和尾部形成一个侧摆和一个俯仰,尾部中间一个侧摆,对应四足恐龙尾部关节;躯干与颈部形成一个侧摆和一个俯仰,对应四足恐龙颈部关节;头部有一个俯仰对应四足恐龙颌关节。实现四足机器人仿照恐龙运动,模仿恐龙的外形及行为特点,在娱乐行业蓬勃发展的今天,科技、文化、旅游相结合的设计必定能够迅速地推广开来。
【专利说明】
一种仿生恐龙四足机器人机构
所属技术领域
[0001 ]本实用新型专利属于机器人结构创新设计
【背景技术】
[0002]将科学技术运用到主题公园与娱乐行业是创新型的尝试,本实用新型专利中提出的仿生四足机械恐龙,运用虚拟样机技术、机器人技术、伺服驱动技术、智能传感技术、智能控制技术等,实现四足机器人仿照恐龙运动,模仿恐龙的外形及行为特点,使主题公园与娱乐行业体验者能有身临其境感,体验者可与展示物体之间、或者与游客之间进行互动交流,寓教于乐,达到增强学习体验的目的。无论基于国内主题公园与娱乐行业投资运营方的需求,还是行业发展的要求,将科学技术运用于行业中都是亟待解决且前景广阔的。他给游客带来游乐体验乐趣的同时,也推动着相关产业的发展。在娱乐行业蓬勃发展的今天,科技、文化、旅游相结合的设计必定能够迅速地推广开来。

【发明内容】

[0003]本设计中的恐龙机器人每条机械腿具有3个自由度,尾部3个自由度,颈部2个自由度,头部I个自由度,共18个自由度,采用伺服液压缸驱动。其自由度分布情况为每条腿髋部和躯干铰链形成一个侧摆,髋部和大腿铰链形成一个俯仰,对应四足恐龙的髋关节;大腿和小腿铰链形成一个俯仰,对应四足恐龙的髋关节与肘(膝)关节;躯干和尾部形成一个侧摆和一个俯仰,尾部中间一个侧摆,对应四足恐龙尾部关节;躯干与颈部形成一个侧摆和一个俯仰,对应四足恐龙颈部关节;头部有一个俯仰对应四足恐龙颂关节。
[0004]本设计所提供的技术方案是:躯干支架与髋结构部件采用旋转副连接,通过轴及轴承定位及支撑。髋关节伺服液压缸尾端与机器人躯干支架通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与髋结构部件连接;
[0005]所述四足恐龙机器人有四个髋关节,且位置上为对称形式,伺服液压缸也采用对称形式放置,前、后腿间的髋关节以躯干中心对称放置;
[0006]所述髋结构部件与大腿结构部件采用旋转副连接,通过轴及轴承定位及支撑。大腿关节伺服液压缸尾端与髋结构部件端部通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与大腿结构部件连接,并与大腿成一定角度;
[0007]所述大腿结构部件与小腿结构部件采用旋转副连接,通过轴及轴承定位及支撑,构成机械腿膝(肘)部。小腿关节伺服液压缸尾端与大腿结构部件通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与小腿结构部件连接,并与小腿成一定角度;
[0008]所述四足机器恐龙的四肢与躯干支架连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用。整个躯干四肢机构的左、右完全对称,有利于其运行的稳定性;
[0009]所述机器恐龙的颈部与躯干支架连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,颈部俯仰伺服液压缸尾端通过旋转副连接于躯干支架下方,颈部横摆伺服液压缸尾端通过旋转副连接于躯干支架一侧,两伺服液压缸推杆端都通过关节式轴承与颈部结构部件连接,并与之成一定角度。颈部的俯仰和横摇使机器人能够进行头部的摇摆运动;
[0010]头部与颈部连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,下颂伺服液压缸尾端通过旋转副连接于头部后方,伺服液压缸推杆端都通过关节式轴承与下颂结构部件连接,头部的俯仰使机器人能够进行嘴部的咬合运动;
[0011]所述机器恐龙的尾部前段与躯干支架连接,部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,尾部前段俯仰伺服液压缸尾端通过旋转副连接于躯干支架下方,尾部前段横摆伺服液压缸尾端通过旋转副连接于躯干支架一侧,两伺服液压缸推杆端都通过关节式轴承与尾部前段结构部件连接;
[0012]所述尾部后段与尾部前段连接,部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,尾部后段伺服液压缸尾端通过旋转副连接于尾部前段一侧,伺服液压缸推杆端通过关节式轴承与尾部后段结构部件连接。尾部的一个俯仰和两个横摇使机器恐龙能够进行尾部的摇摆运动。
[0013]本设计的特点主要有可以实现四足恐龙的基本运动:四足恐龙髋部与肘(膝)部的驱动设计、颈部抬头摇头动作的驱动设计、嘴部咬合动作的驱动设计、尾部两个左右摇摆与一个上下摇摆的驱动设计,都仿照了四足恐龙的动作;驱动方式先进:首先通过液压缸内部将能量转化为液压缸推杆以直线推动方式输出,再通过十八个液压缸与机械系统内各部件间恰当的铰连接,有效实现将液压缸的直线运动转化为被驱动部件的俯仰或侧摆运动;稳定性好:整体采用对称结构,四腿支撑,自由度恰当,具有良好的稳定性;质量轻盈:整体采用框架结构有效减轻了质量,材料采用应用航天领域的7075铝合金,强度大质量轻,满足了功能要求和美观性,同时保证了安全性。
【附图说明】
一种仿生恐龙四足机器人机构的制作方法附图
[0014]图1仿生四足恐龙机器人机构装配示意图
[0015]图2躯干支架及四肢结构图
[0016]图3躯干支架及头颈结构图
[0017]图4躯干支架及尾部结构图
[0018]图中:1.头部;2.颈部;3.躯干支架;4.尾部前段;5.尾部后段;6.下颂伺服液压缸缸;7.颈部横摆伺服液压缸;8.颈部俯仰伺服液压缸;9.大腿伺服液压缸;10.小腿伺服液压缸;11.髋部伺服液压缸;12.尾部前段俯仰伺服液压缸;13.尾部前段横摆伺服液压缸;14.尾部后段伺服液压缸;15.髋关节;16.大腿;17.小腿
【具体实施方式】
[0019]以下通过附图对具体实施进一步说明。
[0020]如图1所示,躯干支架3与髋结构部件15采用旋转副连接,通过轴及轴承定位及支撑。髋关节伺服液压缸11尾端与机器人躯干支架3通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与髋结构部件15连接;
[0021]所述四足恐龙机器人有四个髋关节15,且位置上为对称形式,大腿液压缸9、小腿液压缸10、髋部液压缸11也采用对称形式放置,如图2所示,前、后腿间的髋关节以躯干中心对称放置,四肢与躯干支架连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用;
[0022]如图2所示,所述髋结构部件15与大腿结构部件16采用旋转副连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,通过轴及轴承定位及支撑。大腿关节伺服液压缸9尾端与髋结构部件15端部通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与大腿结构部件16连接,并与之成一定角度;
[0023]如图2所示,所述大腿结构部件16与小腿结构部件17采用旋转副连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,通过轴及轴承定位及支撑,构成机械腿膝(肘)部。小腿关节伺服液压缸10尾端与大腿结构部件16通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与小腿结构部件17连接,并与之成一定角度;
[0024]如图3所示,所述机器恐龙的颈部2与躯干支架3连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,颈部俯仰伺服液压缸8尾端通过旋转副连接于躯干支架3下方,颈部横摆伺服液压缸7尾端通过旋转副连接于躯干支架3—侧,两伺服液压缸推杆端都通过关节式轴承与颈部结构部件2连接,并与之成一定角度。颈部的俯仰和横摇使机器人能够进行头部的摇摆运动;
[0025]如图3所示,头部I与颈部2连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,下颂伺服液压缸6尾端通过旋转副连接于头部I后方,伺服液压缸推杆端都通过关节式轴承与下颂结构部件连接,头部的俯仰使机器人能够进行嘴部的咬合运动;
[0026]如图4所示,所述机器恐龙的尾部前段4与躯干支架3连接,部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,尾部前段俯仰伺服液压缸12尾端通过旋转副连接于躯干支架3下方,尾部前段横摆伺服液压缸13尾端通过旋转副连接于躯干支架3 —侧,两伺服液压缸推杆端都通过关节式轴承与尾部前段结构部件4连接;
[0027]如图4所示,尾部后段5与尾部前段4连接,部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用,尾部后段伺服液压缸14尾端通过旋转副连接于尾部前段4一侧,伺服液压缸推杆端通过关节式轴承与尾部后段结构部件5连接。尾部的一个俯仰和两个横摇使机器恐龙能够进行尾部的摇摆运动。
[0028]以上各构件间,为清晰表达图纸,仅给出相关的孔,轴、轴承、端盖及螺钉此处予以省略。
【主权项】
1.一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:全身共有18个转动关节,即具有18个自由度,设计采用液压缸驱动,自由度分布情况为:每条腿髋关节一个侧摆,大腿关节一个俯仰,小腿关节一个俯仰,四条腿共计十二个自由有度;颈部一个俯仰及一个横摇,头部下颚一个俯仰,头颈部共计三个自由度;尾底部一个俯仰及一个横摇,末端一个俯仰,尾部共计三个自由度。2.根据权利要求1所述的一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:躯干支架与髋结构部件采用旋转副连接,通过轴及轴承起到定位及支撑的作用;髋关节伺服液压缸尾端与机器人躯干支架通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与髋结构部件连接,这样的结构设计能够使得伺服液压缸的线性推力驱动转化为髋关节上的扭力驱动。3.根据权利要求2所述的一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:四足机器恐龙有四个髋关节,且位置上为对称形式;采用对称形式放置伺服液压缸,前、后腿间的髋关节以躯干中心对称放置,这种结构设计可增加机器人行走的稳定性。4.根据权利要求1所述的一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:髋结构部件与大腿结构部件采用旋转副连接,通过轴及轴承起到定位与支撑的作用;大腿关节伺服液压缸尾端与髋结构部件端部通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与大腿结构部件连接,这样的结构设计使得伺服液压缸的线性推力驱动转化为大腿关节上的扭力驱。5.根据权利要求1所述的一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:大腿结构部件与小腿结构部件采用旋转副连接,通过轴及轴承起到定位和支撑的作用;小腿关节伺服液压缸尾端与大腿结构部件通过旋转副连接,推杆端通过关节式轴承与小腿结构部件连接,这样的结构设计使得伺服液压缸的线性推力驱动转化为小腿关节上的扭力驱。6.根据权利要求1所述的一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:四足机器恐龙的四肢与躯干支架连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用;整个躯干四肢机构的左、右完全对称,有利于其运行的稳定。7.根据权利要求1所述的一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:四足机器恐龙的头颈部与躯干支架连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用;颈部的俯仰和横摇使机器恐龙能够进行头部的摇摆运动,头部的俯仰使机器人能够进行嘴部的张合。8.根据权利要求1所述的一种仿生恐龙四足机器人机构,其特征在于:四足机器恐龙的尾部与躯干支架连接,各个部件间均采用旋转副进行连接,采用轴及轴承起到定位和支撑作用;尾部的俯仰和横摇使得机器恐龙能够进行尾部的摇摆运动,尾部末端的横摇能够使机器人尾部的运动更加自然与多样化。
【文档编号】B62D57/032GK205706944SQ201620125263
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】袁立鹏, 宫赤坤, 田恩铭
【申请人】常州恐龙园股份有限公司
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