仿生机器鼠的腰部模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于仿生机器技术领域，具体设及一种仿生机器鼠的模拟装置。
【背景技术】
[0002] 在"A Rat-like Robot WR-5for Animal Behavior Research" -文中，作者提到了 一种仿生机器鼠的结构设计和实验研究。该仿生机器鼠的腰部机构由直流电机、差动齿轮 箱、电机架、连接板W及轴承、紧固螺钉等连接件构成；该腰部结构由四个直流电机驱动，通 过齿轮副与差动齿轮箱链接；每个差动齿轮箱具有两个方向的自由度，通过两直流电机的 差动，实现两个自由度方向的运动；差动齿轮箱及电机通过电机架及连接板链接成为一体， 构成仿生机器鼠的腰部结构。
[0003] 该仿生机器鼠的腰部结构复杂，质量沉重，难W实现仿生机器鼠轻量化、简单化的 要求；该腰部结构整体呈方形结构，难W逼近真实老鼠的形态；两组差动齿轮箱自由度重 叠，实际自由度仅有两个，电机利用率不高，造成电源浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：为了解决模拟仿生机器鼠腰部结构复杂、质量重、电机利用率低 的问题，提出一种新型的仿生机器鼠的腰部模拟装置； 阳0化]本发明的技术方案是：仿生机器鼠的腰部模拟装置，它包括：腰部动平台（1)、球 关节似、电机推杆（3)、直线电机（4)、转动关节巧）、腰部静平台（6);
[0006] 所述的球关节（2)包括：支撑板（21)、螺钉（22)、球套（23)、螺钉（24)、润滑套 (25);所述腰部动平台（1)上开有螺纹孔，其通过螺钉（22)与支撑板（21)固定在一起，所 述支撑板（21)通过螺钉（24)与球套（23)固定在一起，所述支撑板（21)和球套（23)内部 都开有半球形弧面，所述润滑套（25)与支撑板（21)和球套（23)内部弧面配合，所述电机 推杆（3)前端的球面与润滑套（25)的球面配合；
[0007] 所述转动关节（5)包括：转动关节连接轴（51)、轴承巧2)、轴承端盖巧3)、螺钉 (54)、转动关节机架巧5)、螺栓巧6);所述直线电机（4)与转动关节连接轴巧1)通过螺栓 连接，所述转动关节连接轴巧1)通过轴承巧2)固定在转动关节机架巧5)上，所述转动关 节机架巧5)两侧有轴承端盖巧3)，所述轴承端盖巧3)通过螺钉巧4)固定在转动关节机架 巧5)上，所述转动关节机架巧5)通过螺栓连接固定在腰部静平台（6)上面；
[0008] 所述腰部静平台（6)与机器人本体通过螺栓连接，在直线电机（4)的驱动下，电机 推杆（3)做直线运动，使电机推杆（3)前端的球面在润滑套（25)内部滑动，带动腰部动平 台（1)随球关节（5)运动，同时转动关节连接轴巧1)通过两个轴承巧2)相对转动关节机 架巧5)转动，在=个直线电机（4)的并联协同操作下，可实现腰部动平台（1)的=个自由 度运动。
[0009] 本发明机构自由度计算公式如下： 阳010] # =與々-备-1): +乏马' =臟-自-1) +巧=3 i=：i
[0011] 其中：M为自由度数，d为机构的阶数，n为构件数目，g为运动副数目，fi为单个运 动副的自由度数目。
[0012] 本发明的有益效果是：
[0013] (1)本发明将原有的串联的差动齿轮结构替换为并联结构，所用电机由四个直流 电机减少为=个推杆电机，带来的实际自由度由两个增加到=个，增加了电机的利用效率， 简化了腰部结构，降低了腰部质量；同时，并联的腰部结构所的空间腔体结构可为仿生机器 鼠电路部分提供空间，增加空间利用效率；
[0014] (2)本发明采用并联腰部结构，腰部动平台（1)及腰部静平台（2)能在形体上很好 的模仿真实老鼠的腹部及髓关节，有利于仿生机器鼠的形态仿真。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的仿生机器鼠腰部结构示意图；
[0016] 图2为本发明的球关节局部结构示意图；
[0017] 图3为本发明的转动关节局部结构示意图；
[0018] 其中，1-腰部动平台、2-球关节、21-支撑板、22-螺钉、23-球套、24-螺钉、25-润 滑套、3-电机推杆、4-直线电机、5-转动关节、51-转动关节连接轴、52-轴承、53-轴承端 盖、54-螺钉、55-转动关节机架、56-螺栓、6-腰部静平台
【具体实施方式】
[0019] 参见附图1，仿生机器鼠的腰部模拟装置，它包括：腰部动平台（1)、球关节（2)、电 机推杆（3)、直线电机（4)、转动关节巧）、腰部静平台化）；
[0020] 参见附图2,所述的球关节（2)包括：支撑板（21)、螺钉（22)、球套（23)、螺钉 (24)、润滑套（25);所述腰部动平台（1)上开有螺纹孔，其通过螺钉（22)与支撑板（21)固 定在一起，所述支撑板（21)通过螺钉（24)与球套（23)固定在一起，所述支撑板（21)和球 套（23)内部都开有半球形弧面，所述润滑套（25)与支撑板（21)和球套（23)内部弧面配 合，所述电机推杆（3)前端的球面与润滑套（25)的球面配合；
[0021] 参见附图3,所述转动关节（5)包括：转动关节连接轴巧1)、轴承巧2)、轴承端盖 (53)、螺钉巧4)、转动关节机架巧5)、螺栓巧6);所述直线电机（4)与转动关节连接轴巧1) 通过螺栓连接，所述转动关节连接轴巧1)通过轴承巧2)固定在转动关节机架巧5)上，所 述转动关节机架巧5)两侧有轴承端盖巧3)，所述轴承端盖巧3)通过螺钉巧4)固定在转动 关节机架巧5)上，所述转动关节机架巧5)通过螺栓连接固定在腰部静平台（6)上面；
[0022] 所述腰部静平台（6)与机器人本体通过螺栓连接，在直线电机（4)的驱动下，电机 推杆（3)做直线运动，使电机推杆（3)前端的球面在润滑套（25)内部滑动，带动腰部动平 台（1)随球关节（5)运动，同时转动关节连接轴巧1)通过两个轴承巧2)相对转动关节机 架巧5)转动，在=个直线电机（4)的并联协同操作下，可实现腰部动平台（1)的=个自由 度运动。
【主权项】
1. 一种仿生机器鼠的腰部模拟装置，包括：腰部动平台（I)、球关节（2)、电机推杆（3)、 直线电机（4)、转动关节（5)、腰部静平台（6);其特征在于，所述腰部静平台（6)与仿生机 器鼠本体通过螺栓连接，其上开有螺纹孔，所述转动关节（5)通过螺栓连接与所述腰部静 平台（6)固定在一起，所述直线电机（4)与所述转动关节（5)通过螺栓连接固定，直线电机 (4) 上带有电机推杆（3)，所述电机推杆（3)前端球形面与所述球关节⑵配合，所述腰部 动平台（1)上开有螺纹孔，其与所述球关节（2)通过螺栓连接配合。2. 根据权利要求1所述的仿生机器鼠的腰部模拟装置，其特征在于，所述的腰部模拟 装置包含三个球关节（2)、三个电机推杆（3)、三个直线电机（4)、三个转动关节（5)。3. 根据权利要求1所述的仿生机器鼠的腰部模拟装置，其特征在于，所述的球关节（2) 包括：支撑板（21)、第一螺钉（22)、球套（23)、第二螺钉（24)、润滑套（25);所述腰部动平 台（1)上开有螺纹孔，其通过所述第一螺钉（22)与所述支撑板（21)固定在一起，所述支撑 板（21)通过所述第二螺钉（24)与所述球套（23)固定在一起，所述支撑板（21)和所述球 套（23)内部都开有半球形弧面，所述润滑套（25)与所述支撑板（21)和所述球套（23)内 部弧面配合，所述电机推杆（3)前端的球面与润滑套（25)的球面配合。4. 根据权利要求1所述的仿生机器鼠的腰部模拟装置，其特征在于，所述转动关节 (5) 包括：转动关节连接轴（51)、轴承（52)、轴承端盖（53)、第三螺钉（54)、转动关节机架 (55)、螺栓（56);所述直线电机（4)通过螺栓连接与转动关节连接轴（51)固定在一起；所 述转动关节连接轴（51)通过所述轴承（52)固定在所述转动关节机架（55)上，所述转动关 节机架（55)两侧设置有所述轴承端盖（53)，所述轴承端盖（53)通过所述第三螺钉（54)固 定在所述转动关节机架（55)上，所述转动关节机架（55)通过所述螺栓（56)连接固定在腰 部静平台（6)上面。5. -种仿生机器鼠，包括仿生机器鼠本体，其特征在于，还包含权利要求1-4任一项所 述的腰部模拟装置。
【专利摘要】本发明公开了一种仿生机器鼠的腰部模拟装置，其属于仿生机器技术领域，其包括：腰部动平台(1)、球关节(2)、电机推杆(3)、直线电机(4)、转动关节(5)、腰部静平台(6)；腰部静平台(6)与仿生机器鼠本体通过螺栓连接，在所述直线电机(4)的驱动下，所述电机推杆(3)带动所述腰部动平台(1)随所述球关节(5)做旋转运动，在三个直线电机(4)的并联协同操作下，可实现所述腰部动平台(1)的三个自由度运动。本发明旨在解决模拟仿生机器鼠腰部结构复杂、体积大、质量重的问题。
【IPC分类】B25J9/10, B25J17/00
【公开号】CN105171736
【申请号】
【发明人】石青, 李昌, 郭亚娜, 黄强, 福田敏男
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月9日