一种液压驱动式重载六足机器人腿的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体为一种液压驱动式重载六足机器人腿。

背景技术：

国内对于重载六足机器人的研究起步较晚，技术起点低。经过十多年的技术积累，中国在六足机器人研究领域取得了一定的成果。其中，国内的六足机器人主要包括：华中科大的“4+2”多足机器人，北京航空航天大学NOROS系列六足机器人等。而国外的六足机器人主要包括：日本千叶大学的液压驱动六足机器人COMET-4，是德国航空航天中心的“DLR-Crawler”，美国麻省理工学院的“Attila”等。与国外六足机器人相比，国内六足机器人总体技术差强人意，暂时没有达到国外的先进水平。

目前，现有的六足机器人的结构设计和控制系统已经达到了初步的仿生行走，但六足机器人更多的应用于野外作业、灾后救援等特殊复杂地形环境中，这对六足机器人的负载提出了更高的要求。而在国内现阶段的研究中，重载六足机器人方面的研究还处于空白阶段。如何在满足六足机器人仿生行走的模式下，适应地形，增加重载，对于六足机器人腿部结构以及动力系统提出了更高的要求。

为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对现有的六足机器人需要在满足仿生行走的前提下，适应地形，并增加重载，而国内目前相关的研究处于空白阶段的问题，提供一种液压驱动式重载六足机器人腿。本发明提供了一种全新的腿部结构模型，与现有的其他驱动结构相比，在相同的空间中，本发明机器人退输出的功率更大，质量更小，具有比功率高、质轻、载重大的优点。基于本发明对于结构的优化设计，显著提高了六足机器人的地形适应能力，且基于液压系统的动力匹配，使得本发明机器人退达到了承载500kg的突破，具有显著的进步意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种液压驱动式重载六足机器人腿，包括用于与机器人主体相连的机身连接板、臀部连接件、机器人大腿、机器人小腿、地面支撑件、根关节转轴、水平油缸、髋关节转轴、大腿油缸、膝关节转轴、小腿油缸，所述根关节转轴设置在臀部连接件上且根关节转轴能相对臀部连接件转动，所述水平油缸的两端分别与机身连接板与臀部连接件相连且水平油缸能带动臀部连接件相对机身连接板转动；

所述臀部连接件与机器人大腿之间通过髋关节转轴活动连接且机器人大腿通过髋关节转轴能相对臀部连接件转动，所述大腿油缸的两端分别与机器人大腿、臀部连接件相连且大腿油缸能带动机器人大腿相对于臀部连接件转动；

所述机器人大腿与机器人小腿之间通过膝关节转轴活动连接且机器人小腿通过膝关节转轴能相对机器人大腿转动，所述小腿油缸的两端分别与机器人小腿、机器人大腿相连且小腿油缸能带动机器人小腿相对于机器人大腿转动。

所述地面支撑件为万向地脚。

还包括设置在万向地脚上的减震垫。

所述机器人大腿、机器人小腿上分别设置有若干个工艺孔。

还包括设置在机器人大腿上的中间支撑体，所述大腿油缸、小腿油缸分别通过中间支撑体与机器人大腿相连。

所述髋关节转轴和膝关节转轴相互平行，所述髋关节转轴的轴线所在方向与机器人小腿转动所在平面垂直。

还包括控制件，所述控制件为电磁比例换向阀、电液换向阀中的一种或多种，所述控制件分别与水平油缸、大腿油缸、小腿油缸相连。

所述控制件与水平油缸、大腿油缸、小腿油缸之间采用整体驱动。

控制件为三个，控制件与水平油缸、大腿油缸、小腿油缸之间采用分体驱动。

针对前述问题，本发明提供一种液压驱动式重载六足机器人腿。其包括用于与机器人主体相连的机身连接板、臀部连接件、机器人大腿、机器人小腿、地面支撑件、根关节转轴、水平油缸、髋关节转轴、大腿油缸、膝关节转轴、小腿油缸。其中，根关节转轴设置在臀部连接件上，且根关节转轴能相对臀部连接件转动，水平油缸的两端分别与机身连接板与臀部连接件相连并提供相应的动力支持，进而使得水平油缸能带动臀部连接件相对机身连接板转动。

同时，臀部连接件与机器人大腿之间通过髋关节转轴活动连接，且机器人大腿通过髋关节转轴能相对臀部连接件转动。大腿油缸的两端分别与机器人大腿、臀部连接件相连并提供相应的动力支持，进而使得大腿油缸能带动机器人大腿相对于臀部连接件转动。

另外，机器人大腿与机器人小腿之间通过膝关节转轴活动连接，且机器人小腿通过膝关节转轴能相对机器人大腿转动，小腿油缸的两端分别与机器人小腿、机器人大腿相连并提供相应的动力支持，进而使得小腿油缸能带动机器人小腿相对于机器人大腿转动。

本发明中，该液压驱动重载六足机器人腿由臀部连接件、机器人大腿和机器人小腿组成，具有三个转动关节（根关节转轴、髋关节转轴和膝关节转轴）以及三个油缸（水平油缸、大腿油缸和小腿油缸）；其中，根关节转轴与机体平面垂直，髋关节转轴和膝关节转轴相互平行，垂直于机器人大腿和机器人小腿平面。基于该结构，本发明的机器人腿具有三个自由度，臀部连接件可以围绕机体摆动，机器人大腿可以围绕臀部连接件摆动，机器人小腿可以围绕机器人大腿摆动，使机器人能够实现直行、转弯、爬坡等动作。

该结构中，该腿由水平油缸、大腿油缸和小腿油缸驱动，通过电磁比例换向阀控制油缸位移，实现机器人的行走。水平油缸连接机身与臀部连接件连，通过水平液压缸的伸缩，实现根关节转轴的摆动；大腿油缸连接臀部连接件与机器人大腿，通过大腿油缸的伸缩，实现臀部连接件关节的摆动；小腿油缸连接机器人大腿与机器人小腿，通过大小腿油缸的伸缩，实现膝关节转轴的摆动。

进一步，本发明中，地面支撑件为万向地脚。足端的万向地脚采用球铰使机器人足端的灵活性大大增强，可适应非结构性环境，进而进一步提升相应的适应能力和场景。

同时，本发明在承载能力上有较大的优越性，有效解决了前述问题。与传统的舵机驱动机器人相比，本发明的机器人腿耐冲击能力强，具有更强的非结构性环境适应能力。经实际测定，本发明的腿部结构反应速度快，能够实现500kg的承载能力，实现了重载六足机器人的突破，同时优化了机器人的地形适应能力。

综上所述，本发明提供一种液压驱动式重载六足机器人腿，其具有耐冲击、驱动力矩大的优点，能驱动大惯性的负载，有效解决了六足机器人重载的问题，并且安全稳定，噪声小。经验证，本发明不仅能够实现六足机器人在非结构路面的越障行走，而且能够实现机器人的重载，可应用于地震救援，军事物资运输等方面。本发明构思巧妙，设计合理，结构简单，适应性强，稳定性好，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的结构示意图。

图中标记：1、机身连接板，2、臀部连接件，3、机器人大腿，4、机器人小腿，5、万向地脚，6、水平油缸，7、大腿油缸，8、小腿油缸，9、根关节转轴10、髋关节，11、膝关节转轴。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图所示，本实施例的液压驱动式重载六足机器人腿包括机身连接板、臀部连接件、机器人大腿、机器人小腿、地面支撑件、根关节转轴、水平油缸、髋关节转轴、大腿油缸、膝关节转轴、小腿油缸，其中，机身连接板用于与机器人主体相连。

该结构中，根关节转轴设置在臀部连接件上且根关节转轴能相对臀部连接件转动，水平油缸的两端分别与机身连接板与臀部连接件相连。臀部连接件与机器人大腿之间通过髋关节转轴活动连接且机器人大腿通过髋关节转轴能相对臀部连接件转动，大腿油缸的两端分别与机器人大腿、臀部连接件相连。机器人大腿与机器人小腿之间通过膝关节转轴活动连接且机器人小腿通过膝关节转轴能相对机器人大腿转动，小腿油缸的两端分别与机器人小腿、机器人大腿相连。本实施例中，地面支撑件采用万向地脚。该结构中，水平油缸用于带动臀部连接件相对机身连接板转动，大腿油缸用于带动机器人大腿相对于臀部连接件转动，小腿油缸用于带动机器人小腿相对于机器人大腿转动。同时，髋关节转轴和膝关节转轴相互平行，髋关节转轴的轴线所在方向与机器人小腿转动所在平面垂直。

本实施例中，该结构由臀部连接件、机器人大腿、机器人小腿三部分组成具有三个自由度，臀部连接件可以围绕机体摆动，机器人大腿可以围绕臀部连接件摆动，机器人小腿可以围绕机器人大腿摆动，使机器人能够实现直行、转弯、爬坡等。足端的万向地脚采用球铰使机器人足端的灵活性大大增强，可适应非结构性环境。同时，基于结构的改进，使得其具有耐冲击能力强的优点，其具有更强的非结构性环境适应能力。

本实施例中，还包括电磁阀，电磁阀分别与水平油缸、大腿油缸、小腿油缸相连。该腿由水平油缸、大腿油缸和小腿油缸驱动，通过电磁比例换向阀控制油缸位移，实现机器人的行走。

进一步，如图所示，还包括设置在机器人大腿上的中间支撑体，大腿油缸、小腿油缸分别通过中间支撑体与机器人大腿相连。作为优选，机器人大腿、机器人小腿上分别设置有若干个工艺孔，以降低机器人大腿、机器人小腿的重量，从而在保证强度的前提下，提高机器人腿的负载。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。