1和后腿足端31，大腿3上端分别通过具有俯仰自由度的髋关节与前肩梁21和后肩梁23相连，大腿3下端与小腿2上端铰接，小腿2下端竖直伸出一段杆分别与前腿足端1和后腿足端31连接；大腿3和小腿2、大腿3和肩梁以及腿部和液压缸都是铰接。液压缸两端都是螺栓铰接。髋关节处和膝关节处是铰接。
[0037]大腿3上下端分别通过第一、第二液压缸20、7连接于前、后肩梁21、23上，大腿上半部一突出点通过第二螺栓5铰接于前、后肩梁21、23上。第一液压缸20的上下端分别通过第六、第七螺栓10、11与大腿上端及前、后肩梁21、23铰接。
[0038]第二液压缸7上端通过第四螺栓8铰接于前肩梁21、后肩梁23上，下端通过第三螺栓6与小腿上端延长杆铰接，第一螺栓4铰接于大腿下端和小腿上端。
[0039]小腿2的下端与前、后腿足端固定连接。
[0040]电动机28、第一连杆26，第二连杆27、腰部滑块13、圆柱导轨12以及支撑板29共同构成了一个曲柄滑块机构，电动机轴的转动通过键连接带动第二连杆27转动，从而带动第一连杆26运动，进而拉着腰部滑块13沿圆柱导轨12做竖直滑动，由于腰部滑块与脊椎22固定连接，脊椎22中部为薄板型，具有一定的柔性，所以腰部滑块的上下滑动带动脊椎竖直方向上下弯曲。
[0041]四足机器人奔跑时，只要调节前腿前伸和后腿后伸与脊椎向下弯曲保持同步，前腿后伸和后腿前伸与脊椎向上弯曲保持同步即可。
[0042]如图3、图4所示，前腿足端1由前小腿下端杆32、第一端盖33、第一弹簧34、小腿下端凸台35、泥浆36、前足端缸体37、螺钉38组成。
[0043]前小腿下端杆32的下部设计成圆盘形的凸台35，用来放置和牵引第一弹簧34，凸台35下面仍伸出一定长度的圆柱杆。前足端缸体37是一个中心开有盲孔的圆柱体，其底部是球面形，在前足端缸体上表面沿圆周方向均匀开有三个螺钉孔。第一端盖33上沿圆周方向均匀开有三个沉孔，供螺钉38拧入。第一弹簧34上端与第一端盖33焊接在一起，下端与小腿下端凸台35焊接在一起。
[0044]将稠的泥浆36放入前足端缸体37底部；然后，将第一弹簧34 —端焊接于小腿下端凸台35上表面，并将第一端盖33套在前小腿下端杆32上，将第一弹簧34另一端焊接于第一端盖33下表面；用三个螺钉38将第一端盖33与足端缸体37连接在一起。
[0045]当前腿足端蹬地时，前小腿下端杆32向下移动，此时前小腿下端杆32底端圆柱体慢慢进入稠的泥浆36，同时小腿下端凸台35牵引着第一弹簧34发生拉伸变形，第一弹簧34的拉伸变形以及稠的泥浆36对圆柱杆的阻尼力均起到了缓冲作用。凸台35下表面与泥浆表面之间有足够的空间，运动过程不会发生接触。当前腿足端离开地面时，足端受地面的反作用力消失，第一弹簧34恢复原状，小腿下端圆柱体同时上移并离开泥浆36，恢复到最初的状态。
[0046]如图5-图7所示，后腿足端31由后小腿下端杆39、第二端盖40、第二弹簧41、充气圆环42、水43、后足端缸体44、螺钉38组成。
[0047]后小腿下端杆39的底端设计成圆盘形的压板，压板外表面与后足端缸体44内壁滑动接触，压板中心通向小腿下端杆内部有一段长度的盲孔，在盲孔上端通向外表面开有小通孔，以便透气。后足端缸体44是一个中心开有盲孔的圆柱体，其底部是球面形，在足端缸体上表面沿圆周方向均匀开有三个螺钉孔。第二端盖40上沿圆周方向均匀开有三个沉孔，供螺钉38拧入。第二弹簧41上端与第二端盖40焊接在一起，下端与后小腿下端杆39的压板焊接在一起。充气圆环42在后小腿下端杆39的压板下与水43上表面接触。
[0048]首先，将水43倒入后足端缸体44的盲孔中；然后，将充气圆环42放入后足端缸体44与水43接触；其次，将第二弹簧41 一端焊接于后小腿下端杆39的压板上表面，并将第二端盖40套在后小腿下端杆39上，将第二弹簧41另一端焊接于第二端盖40下表面；最后将焊接的第二端盖40、第二弹簧41、后小腿下端杆39 —起放置在后足端缸体44上，使第二端盖40上的螺钉沉孔分别与后足端缸体44上表面开设的螺钉孔相对应，并用螺钉38将其连接在一起。
[0049]当后腿足端蹬地时，后小腿下端杆39向下移动，此时充气圆环42受到挤压浸入水43，同时后小腿下端压板牵引着第二弹簧41发生拉伸变形，第二弹簧41的拉伸变形以及充气圆环42浸入水43时受到的浮力作用均起到了缓冲作用，当充气圆环42被挤压至水的底部时，充气圆环42受压也起缓冲作用。水43受到挤压，部分水进入后小腿下端杆底部的盲孔。当后腿足端离开地面时，足端受地面的反作用力消失，第二弹簧41恢复原状，充气圆环42在水43中上浮，恢复到最初的状态。
[0050]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种仿生奔跑四足机器人，其特征是，包括腿部、前肩梁、后肩梁、脊椎、腰部滑块和圆柱导轨，脊椎两端分别固定于前肩梁和后肩梁的中部，腿部分别与前、后肩梁连接； 前肩梁下部与位于脊椎下部的支撑板一端固定连接，支撑板另一端悬空呈悬臂梁状，支撑板上固定安装有电动机，电动机输出轴与第二连杆一端固定连接，第二连杆另一端与第一连杆的一端铰接，第一连杆的另一端与固定于脊椎上的腰部滑块铰接，腰部滑块穿过下端固定于支撑板上竖直设置的圆柱导轨； 电动机、第一连杆、第二连杆、腰部滑块、圆柱导轨以及支撑板共同构成了一个曲柄滑块机构，电动机带动第二连杆转动，从而带动第一连杆运动，进而拉着腰部滑块沿圆柱导轨做竖直滑动，由于腰部滑块与脊椎固定连接，脊椎中部为薄板型，具有柔性，腰部滑块的上下滑动带动脊椎沿竖直方向上下同步弯曲； 四足机器人奔跑时，只要调节腿部的前腿前伸和后腿后伸与脊椎向下弯曲保持同步，前腿后伸和后腿前伸与脊椎向上弯曲保持同步即可。2.如权利要求1所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述脊椎中部开有方形槽，腰部滑块位于槽中，且腰部滑块一端通过螺栓固定于脊椎上。3.如权利要求1所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述腰部滑块中开有两个用于圆柱导轨穿过的圆形通孔。4.如权利要求1所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述腰部滑块下部设置为圆形凸起，且圆形凸起中开有用于和第一连杆铰接的圆孔。5.如权利要求1所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述腿部包括前腿和后腿，前腿和后腿均包括大腿、小腿、前腿足端和后腿足端，大腿上端分别通过具有俯仰自由度的髋关节与前肩梁和后肩梁相连，大腿下端与小腿上端铰接，小腿下端分别与前、后腿足端固定连接。6.如权利要求5所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述前腿足端包括呈圆柱体状的前足端缸体，所述前足端缸体底部为球面，上部中心处开有一个向下的第一盲孔，前足端缸体上部安装有第一端盖，前腿的小腿下端穿过第一端盖竖直伸入到第一盲孔中，处于第一盲孔中的小腿上设置有向外水平延伸凸台，凸台和第一端盖之间设置有套在小腿上的第一弹簧，凸台下部的第一盲孔中填充有粘稠的泥浆，且在机器人运动过程中，凸台下表面与粘稠的泥浆之间有空隙。7.如权利要求6所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述第一弹簧的上、下端分别对应固定于第一端盖下表面和凸台上表面上。8.如权利要求5所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述后腿足端包括呈圆柱体状的后足端缸体，所述后足端缸体底部为球面，上部中心处开有一个向下的第二盲孔，后足端缸体上部安装有第二端盖，后腿的小腿下端穿过第二端盖竖直伸入到第二盲孔中，处于第二盲孔中的小腿末端设置有向外水平延伸的圆盘形压板，压板和第二端盖之间设置有套在小腿上的第二弹簧；压板中心设置有一个沿小腿中心向上延伸的盲孔，盲孔的顶部开有一个与外界相通的通孔，且通孔始终处于第二端盖的上方；压板下部的第二盲孔中填充有水，水上部放置有充气圆环。9.如权利要求8所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述第二弹簧的上、下端分别对应固定于第二端盖下表面和压板的上表面上。10.如权利要求1所述的仿生奔跑四足机器人，其特征是，所述大腿上下端分别通过第一、第二液压缸连接于前、后肩梁上，大腿上半部一突出点铰接于前、后肩梁上。
【专利摘要】本发明公开了一种仿生奔跑四足机器人，包括腿部、前肩梁、后肩梁和脊椎，脊椎两端分别固定于前肩梁和后肩梁的中部，腿部分别与前、后肩梁连接；前肩梁下部与位于脊椎下部的支撑板一端固定连接，支撑板另一端悬空呈悬臂梁状，支撑板上固定安装有电动机，电动机输出轴与第二连杆一端固定连接，第二连杆另一端与第一连杆的一端铰接，第一连杆的另一端与固定于脊椎上的腰部滑块铰接，腰部滑块穿过下端固定于支撑板上竖直设置的圆柱导轨；电动机带动第二连杆转动，从而带动第一连杆运动，进而拉着腰部滑块沿圆柱导轨做竖直滑动，由于腰部滑块与脊椎固定连接，脊椎中部为薄板型，具有柔性，腰部滑块的上下滑动带动脊椎沿竖直方向上下同步弯曲。
【IPC分类】B62D57/032
【公开号】CN105292296
【申请号】CN201510690265
【发明人】马宗利, 吕荣基, 张培强, 刘永超, 王建明
【申请人】山东大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月21日