专利名称：四足机器人腿部机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种四足机器人腿部机构，在不增加自由度的情况下，能很好地模拟动物关节的运动，对四足动物(马、狗)进行仿生设计，这种设计结构紧凑，运动关节灵活，大大地提高了四足机器人的运动性能。
背景技术：
四足机器人相比其他机器人而言有其自身的优点相对于轮式或履带式机器人而言，足式机器人更能适应较复杂的环境，如森林，草地湿地，山林地等；相比两足机器人，四足机器人更平稳，更易适应不平整的地面；相比六足机器人，其结构简单，运动更灵活，且控制较为容易，制造成本较低。总体来说，四足机器人具有很大的优势，是步行机器人中最有可能首先实用化的机型之一。四足机器人其在抢险救灾、排雷探险、娱乐和军事领域都有着广泛的应用，例如，可以携带一定的救灾物资行走在崎岖的路面上；可以在陡峭的崖壁上攀爬；可以在一些危险恶劣的环境中进行适当的作业；也可以用于家庭、医院等场所为人类服务，给人们带来欢乐。因而，四足机器人有着广泛的应用前景。目前，国外关于四足机器人的研究比较多。比较典型的是卡耐基梅隆大学的 Boston dynamics实验室研制的BigDog四足机器人。该机器人具有承载一定负载的能力， 能够在粗糙的瓦砾地面或泥泞地面以不同步态自如行走，野外行走能力很强；其最大的特点是具有较强的机体平衡能力，在剧烈的侧面冲击作用下，能保持平衡。BigDog四条腿的关节通过液压系统进行驱动，能提供足够的动力，但其成本很高，控制难度大，目前采用这一设计并不多。传统的设计大都采用电机(如步进电机、伺服电机等)作为关节驱动源，结构简单，但使得机器人的运动性能大幅度降低。通过增加运动关节的自由度可以提高四足机器人运动的灵活性，但这会加大控制难度。由于四足机器人结构和驱动源的限制，使得目前很多的研究工作都是基于静态行走(在行走过程中，机器人始终有三条腿着地)，其样机制作简单，运动比较单一，行走速度很慢，很难推广。相比而言，动态行走(运动过程中始终少于三条腿着地)的四足机器人运动灵活，行走速度快，如BigDog采用的就是动态行走。但目前国内研究大多处于理论研究阶段，实物制作相对较少，这对具有较高运动性能的四足机器人研究影响较大。因此，成本较低，运动性能良好的四足机器人样机设计在四足机器人研究中显得尤为重要。
发明内容
本发明目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种四足机器人腿部机构，结构简单，运动性能良好。为了达到上述目的，本发明的构思是
为了方便描述，定义如下的惯性坐标系Oxyz 坐标系Oxyz遵循右手笛卡尔坐标系规则，其中^轴垂直于地面向上，ζ轴指向机器人前进方向。髋关节铰链含有两个自由度，包括绕Oxyz坐标系χ轴和y轴的两个转动运动副。膝关节铰链和踝关节铰链为联动机构，具有一个自由度，这两个关节都具有绕轴的转动运动副。所述两关节的联动是通过两组锥齿轮和一根传动轴实现的，该传动轴安装在胫骨连杆上，轴的两端分别通过键连接来固定两个锥齿轮，其中所述传动轴一端的锥齿轮与安装在股骨连杆上的锥齿轮啮合，另一端的锥齿轮与安装在跖骨连杆的锥齿轮啮合，这样就使得机器人的膝关节铰链和踝关节铰链为一组联动机构。在股骨连杆上安装一个伺服电机，伺服电机传动一组锥齿轮来控制胫骨连杆绕股骨连杆的转动，即通过该伺服电机实现机器人膝关节铰链的旋转运动。由于膝关节铰链和踝关节铰链为一组联动机构，故踝关节铰链也会跟随着膝关节铰链一起做旋转运动，从而实现所述两关节的联动。通过更改膝关节铰链和踝关节铰链处的一对锥齿轮的齿数比可以修改所述膝关节铰链和踝关节铰链旋转运动的幅值比，这样能更好的实现仿生设计，使机器人具有良好的运动性能。为了防止地面冲击过大，跖骨连杆采用一根阻尼弹簧来实现，主要目的是用来吸收机器人运动过程中足底与地面间的冲击力。根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种四足机器人腿部机构，包括驱动电机、股骨机构、膝关节铰链、胫骨机构、裸关节铰链和跖骨机构。所述股骨机构通过膝关节铰链铰连胫骨机构。所述驱动电机固定安装在股骨机构上，驱动电机的输出轴通过膝关节铰链中的伞齿轮传动机构驱动胫骨机构转动。所述胫骨机构通过裸关节铰链铰连跖骨机构。所述驱动电机通过膝关节铰链中的伞齿轮传动机构和裸关节铰链中的伞齿轮传动机构驱动跖骨机构传动。所述股骨机构包括股骨连杆和电机固定支架，电机固定支架通过螺栓固定在股骨连杆上，驱动电机固定安装在电机固定支架上，确保驱动电机的输出轴沿着股骨连杆轴向安装。所述胫骨机构包括胫骨连杆、胫骨传动轴、上轴承座和下轴承座，上轴承座和下轴承座分别通过螺栓固定在胫骨连杆上，胫骨传动轴通过上下轴承座中的轴承的支承而与胫骨连杆平行安装。所述膝关节铰链包括胫骨驱动锥齿轮、垫片、膝关节旋转轴、胫骨连杆上轴承、膝关节制动垫片、膝关节锥齿轮和股骨连杆下轴承。胫骨连杆上轴承通过过盈配合嵌入安装在胫骨连杆顶端左侧，胫骨驱动锥齿轮通过螺栓固定在胫骨连杆顶端左侧，并保持与胫骨连杆上轴承同轴安装，胫骨驱动锥齿轮的内圈与胫骨连杆上轴承的外圈贴合接触；所述股骨连杆底端左侧通过过盈配合嵌入安装股骨连杆下轴承，并与胫骨连杆顶端右侧凸起的旋转短轴过盈配合，并保持与胫骨连杆上轴承同轴安装；膝关节旋转轴右端与膝关节锥齿轮通过螺栓锁紧配合；膝关节锥齿轮通过间隙配合嵌入在股骨连杆底端右侧，并保持与胫骨连杆上轴承同轴安装，构成膝关节铰链中的伞齿轮传动机构；膝关节旋转轴与胫骨连杆上轴承过盈配合，垫片安装在膝关节旋转轴左侧，并与胫骨连杆上轴承左侧接触，膝关节旋转轴最左端固定一压紧螺母；膝关节制动垫片安装在股骨连杆底端右侧和膝关节锥齿轮左侧之间；膝关节制动垫片底端的U型槽通过过盈配合嵌入在膝关节锥齿轮的齿轮轴中，膝关节制动垫片顶端通过螺母固定在股骨连杆底端上。
所述跖骨机构包括阻尼弹簧座、调整垫块、减震弹簧、跖骨上连杆、移动导杆和机器人足底，阻尼弹簧座通过螺栓固定在跖骨上连杆的底端上，减震弹簧通过间隙配合套在阻尼弹簧座的轴套上，并且减震弹簧一端与阻尼弹簧座的轴套顶部接触，另一端与通过间隙配合套在阻尼弹簧座轴套上的调整垫块顶端接触，移动导杆通过间隙配合插入阻尼弹簧座的轴套中，移动导杆的底端通过螺纹配合与机器人足底固定，并且机器人足底的顶端与调整垫块的底端接触，移动导杆上端安装弹性挡圈使之固定在阻尼弹簧座的轴套中。所述裸关节铰链包括跖骨上连杆轴承、胫骨连杆下轴承、裸关节旋转轴、垫片、踝关节锥齿轮和踝关节制动垫片；胫骨连杆下轴承通过过盈配合嵌入安装在胫骨连杆底端左侧，跖骨上连杆顶端左侧通过过盈配合嵌入安装跖骨上连杆轴承，并与胫骨连杆底端右侧凸起的旋转短轴过盈配合，并保持与胫骨连杆下轴承同轴安装；裸关节旋转轴右端与踝关节锥齿轮通过螺栓锁紧配合；踝关节锥齿轮通过间隙配合嵌入在跖骨上连杆顶端右侧， 并保持与胫骨连杆下轴承同轴安装；裸关节旋转轴与胫骨连杆下轴承过盈配合，垫片安装在裸关节旋转轴左侧，并与胫骨连杆下轴承左侧接触，裸关节旋转轴最左端固定一压紧螺母；踝关节制动垫片安装在跖骨上连杆顶端右侧和踝关节锥齿轮左侧之间，构成裸关节铰链中伞齿轮传动机构；踝关节制动垫片底端的U型槽通过过盈配合嵌入在踝关节锥齿轮的齿轮轴中，踝关节制动垫片顶端通过螺母固定在跖骨上连杆的顶端上。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点
本发明在充分研究了四足动物腿部运动的基础上，利用电动机控制四足机器人腿部三个关节、3个自由度(髋关节铰链2个自由度、膝关节铰链和踝关节铰链为联动，仅1个自由度)的运动，设计结构紧凑、灵活，减小了控制难度，提高了四足机器人的运动性能。
图1为本发明的四足机器人四腿结构示意图。图2为图1中一条腿的腿部机构主视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的四足机器人腿部关节进行说明。如图1所示，四足机器人包括四条图2所示的腿部结构。实施例一
参见图2，本四足机器人腿部机构，包括驱动电机(Al)、股骨机构(1)、膝关节铰链(2)、 胫骨机构(3)、裸关节铰链(4)和跖骨机构(5)
1)所述股骨机构(1)通过膝关节铰链(2 )铰连胫骨机构(3 )。2)所述驱动电机(Al)固定安装在股骨机构(1)上，驱动电机的输出轴通过膝关节铰链(2)中的伞齿轮传动机构驱动胫骨机构(3)转动。3 )所述胫骨机构(3 )通过裸关节铰链(4 )铰连跖骨机构(5 )。4)所述驱动电机(Al)通过膝关节铰链(2)中的伞齿轮传动机构和裸关节铰链(4) 中的伞齿轮传动机构驱动跖骨机构(5)传动。实施例二 本实施例与实施例一基本相同，特征之处如下
所述股骨机构(1)包括股骨连杆(A30)和电机固定支架(A^)，电机固定支架(A^)通过螺栓固定在股骨连杆(A30)上，驱动电机(Al)固定安装在电机固定支架(A^)上，确保驱动电机(Al)的输出轴沿着股骨连杆(A30)轴向安装。所述胫骨机构(3)包括胫骨连杆(A8)、胫骨传动轴(A23)、上轴承座(A7)和下轴承座(A22)，上轴承座(A7)和下轴承座(A22)分别通过螺栓固定在胫骨连杆(A8)上，胫骨传动轴(A23)通过上下轴承座(A7、A22)中的轴承(AM)的支承而与胫骨连杆(A8)平行安装。所述膝关节铰链(2 )包括胫骨驱动锥齿轮(A3 )、垫片(A4 )、膝关节旋转轴(A5 )、胫骨连杆上轴承(A6)、膝关节制动垫片(A25)、膝关节锥齿轮(A^)和股骨连杆下轴承(A^)。 胫骨连杆上轴承(A6)通过过盈配合嵌入安装在胫骨连杆(A8)顶端左侧，胫骨驱动锥齿轮 (A3)通过螺栓固定在胫骨连杆(A8)顶端左侧，并保持与胫骨连杆上轴承(A6)同轴安装，胫骨驱动锥齿轮(A3)的内圈与胫骨连杆上轴承(A6)的外圈贴合接触；所述股骨连杆(A30)底端左侧通过过盈配合嵌入安装股骨连杆下轴承(A^)，并与胫骨连杆(A8)顶端右侧凸起的旋转短轴过盈配合，并保持与胫骨连杆上轴承(A6)同轴安装；膝关节旋转轴(A5)右端与膝关节锥齿轮(A26)通过螺栓锁紧配合；膝关节锥齿轮(A26)通过间隙配合嵌入在股骨连杆 (A30)底端右侧，并保持与胫骨连杆上轴承(A6)同轴安装，构成膝关节铰链(2)中的伞齿轮传动机构；膝关节旋转轴(A5)与胫骨连杆上轴承(A6)过盈配合，垫片(A4)安装在膝关节旋转轴(A5)左侧，并与胫骨连杆上轴承(A6)左侧接触，膝关节旋转轴(A5)最左端固定一压紧螺母；膝关节制动垫片(A25)安装在股骨连杆(A30)底端右侧和膝关节锥齿轮(A^)左侧之间；膝关节制动垫片(Α25)底端的U型槽通过过盈配合嵌入在膝关节锥齿轮(A^)的齿轮轴中，膝关节制动垫片(Α25)顶端通过螺母固定在股骨连杆(Α30)底端上。所述跖骨机构(5)包括阻尼弹簧座(Α14)、调整垫块(Α17)、减震弹簧(Α16)、跖骨上连杆(Α9)、移动导杆(Α15)和机器人足底(Α18)，阻尼弹簧座(Α14)通过螺栓固定在跖骨上连杆(Α9)的底端上，减震弹簧(Α16)通过间隙配合套在阻尼弹簧座(Α14)的轴套上，并且减震弹簧(Α16) —端与阻尼弹簧座(Α14)的轴套顶部接触，另一端与通过间隙配合套在阻尼弹簧座(Α14)轴套上的调整垫块(Α17)顶端接触，移动导杆(Α15)通过间隙配合插入阻尼弹簧座(Α14)的轴套中，移动导杆(Α15)的底端通过螺纹配合与机器人足底(Α18)固定，并且机器人足底(Α18)的顶端与调整垫块(Α17)的底端接触，移动导杆(Α15)上端安装弹性挡圈使之固定在阻尼弹簧座(Α14)的轴套中。所述裸关节铰链(4)包括跖骨上连杆轴承(Α10)、胫骨连杆下轴承(All)、裸关节旋转轴(A12)、垫片(A13)、踝关节锥齿轮(A19)和踝关节制动垫片(A21);胫骨连杆下轴承 (All)通过过盈配合嵌入安装在胫骨连杆(A8)底端左侧，跖骨上连杆(A9)顶端左侧通过过盈配合嵌入安装跖骨上连杆轴承(A10)，并与胫骨连杆(A8)底端右侧凸起的旋转短轴过盈配合，并保持与胫骨连杆下轴承(All)同轴安装；裸关节旋转轴(A12)右端与踝关节锥齿轮(A19)通过螺栓锁紧配合；踝关节锥齿轮(A19)通过间隙配合嵌入在跖骨上连杆(A9)顶端右侧，并保持与胫骨连杆下轴承(All)同轴安装；裸关节旋转轴(A12)与胫骨连杆下轴承 (All)过盈配合，垫片(A13)安装在裸关节旋转轴(A12)左侧，并与胫骨连杆下轴承(All)左侧接触，裸关节旋转轴(A12)最左端固定一压紧螺母；踝关节制动垫片(A21)安装在跖骨上连杆(A9)顶端右侧和踝关节锥齿轮(A19)左侧之间，构成裸关节铰链(4)中伞齿轮传动机构；踝关节制动垫片(A21)底端的U型槽通过过盈配合嵌入在踝关节锥齿轮(A19)的齿轮轴中，踝关节制动垫片(A21)顶端通过螺母固定在跖骨上连杆(A9)的顶端上。本四足机器人腿部机构的工作原理如下 膝关节铰链和踝关节铰链运动的实现如下
如图2所示，为腿部膝关节铰链和踝关节铰链剖面示意图。膝关节驱动电机(Al)通过电机固定支架(A^O固定在股骨连杆(A30)上，膝关节驱动电机(Al)轴端固定一个电机锥齿轮(A2)，电机锥齿轮(A2)与胫骨驱动锥齿轮(A3)啮合。胫骨驱动锥齿轮(A3)通过螺栓固定在胫骨连杆(A8)上面。即膝关节驱动电机(Al)通过一对锥齿轮控制胫骨连杆(A8)绕股骨连杆(A30 )做旋转运动，实现膝关节铰链旋转运动。膝关节铰链是由胫骨驱动锥齿轮(A3)、垫片(A4)、膝关节旋转轴(A5)、胫骨连杆上轴承(A6)、膝关节制动垫片(A25)、膝关节锥齿轮(A^)和股骨连杆下轴承(A^)构成。其中膝关节锥齿轮(A^O和膝关节旋转轴(A5)是通过径向螺栓锁住；膝关节旋转轴(A5)的另一端固定一个螺母，为膝关节铰链提供一个轴向预紧力。膝关节锥齿轮(Α26)通过膝关节制动垫片(Α25)与股骨连杆(Α30)连接，使膝关节锥齿轮(Α26)相对股骨连杆(Α30)静止， 即膝关节锥齿轮(A^)和股骨连杆(Α30)—同绕膝关节旋转轴(Α5)旋转。踝关节铰链是由裸关节旋转轴(Α12)、胫骨连杆下轴承(All)、垫片(Α13)、跖骨上连杆轴承(A10)、踝关节锥齿轮(A19)和踝关节制动垫片(A21)构成。其中踝关节锥齿轮 (A19)和裸关节旋转轴(A12)是通过径向螺栓锁住；裸关节旋转轴(A12)的另一端固定一个螺母，为踝关节铰链提供一个轴向预紧力。踝关节锥齿轮(A19)通过踝关节制动垫片(A21) 与趾骨上连杆(A9)连接，使踝关节锥齿轮(A19)相对趾骨上连杆(A9)静止，即踝关节锥齿轮(A19)和趾骨上连杆(A9) —同绕旋转轴(A12)旋转。膝关节铰链和踝关节铰链是通过传动轴(A23)、轴端锥齿轮(A27)和轴端锥齿轮 (A20)来连接，用于传递两个关节处的运动力矩。传动轴(A23)通过上轴承座(A7)和下轴承座(A22)固定在胫骨连杆(A8)上。当膝关节驱动电机(Al)驱动胫骨连杆(A8)绕膝关节旋转轴(A5)转动时，传动轴 (A23)会随着胫骨连杆(A8)—同绕膝关节旋转轴(A5)转动。由于膝关节锥齿轮(A^)相对股骨连杆(A30)静止，通过膝关节锥齿轮(A^)和轴端锥齿轮(A27)啮合，使得传动轴(A23) 相对于胫骨连杆(A8)自转。通过轴端锥齿轮(A20)和踝关节锥齿轮(A19)的啮合，传动轴 (A23)会将旋转力矩作用于踝关节锥齿轮(A19)上，实现趾骨上连杆(A9)绕胫骨连杆(A8) 的转动。通过这种传递方式实现膝关节铰链和踝关节铰链的联动。由于轴端锥齿轮(A20) 和轴端锥齿轮(A27)的安装方式不同，导致膝关节铰链和踝关节铰链旋转方向相反，模拟动物关节的运动方式。如图2所示，机器人腿部结构的趾骨连杆由阻尼弹簧座(A14)、移动导杆(A15)、减震弹簧(A16)、调整垫块(A17)、机器人足底(A18)和趾骨上连杆(A9)共同构成。移动导杆 (A15)上端通过弹性挡圈固定，使其在运动过程中固定在阻尼弹簧座(A14)中。
权利要求
1.一种四足机器人腿部机构，包括驱动电机(Al)、股骨机构(1)、膝关节铰链(2)、胫骨机构(3 )、裸关节铰链(4 )和跖骨机构(5 )，其特征在于所述股骨机构(1)通过膝关节铰链(2 )铰连胫骨机构(3 )；所述驱动电机(Al)固定安装在股骨机构(1)上，驱动电机的输出轴通过膝关节铰链 (2)中的伞齿轮传动机构驱动胫骨机构(3)转动；所述胫骨机构(3 )通过裸关节铰链(4 )铰连跖骨机构(5 )；所述驱动电机(Al)通过膝关节铰链(2)中的伞齿轮传动机构和裸关节铰链(4)中的伞齿轮传动机构驱动跖骨机构(5)传动。
2.根据权利要求书1所述的四足机器人腿部机构，其特征在于所述股骨机构(1)包括股骨连杆(A30)和电机固定支架(A^O，电机固定支架(A29)通过螺栓固定在股骨连杆 (A30)上，驱动电机(Al)固定安装在电机固定支架(A29)上，确保驱动电机(Al)的输出轴沿着股骨连杆(A30 )轴向安装。
3.根据权利要求书2所述的四足机器人腿部机构，其特征在于所述胫骨机构(3)包括胫骨连杆(A8 )、胫骨传动轴(A23 )、上轴承座(A7 )和下轴承座(A22 )，上轴承座(A7 )和下轴承座(A22)分别通过螺栓固定在胫骨连杆(A8)上，胫骨传动轴(A23)通过上下轴承座(A7、 A22)中的轴承(AM)的支承而与胫骨连杆(A8)平行安装。
4.根据权利要求书3所述的四足机器人腿部机构，其特征在于所述膝关节铰链(2)包括胫骨驱动锥齿轮(A3)、垫片(A4)、膝关节旋转轴(A5)、胫骨连杆上轴承(A6)、膝关节制动垫片(A25)、膝关节锥齿轮(A26)和股骨连杆下轴承(A^)；胫骨连杆上轴承(A6)通过过盈配合嵌入安装在胫骨连杆(A8)顶端左侧，胫骨驱动锥齿轮(A3)通过螺栓固定在胫骨连杆(A8)顶端左侧，并保持与胫骨连杆上轴承(A6)同轴安装，胫骨驱动锥齿轮(A3)的内圈与胫骨连杆上轴承(A6)的外圈贴合接触；所述股骨连杆 (A30)底端左侧通过过盈配合嵌入安装股骨连杆下轴承(A^)，并与胫骨连杆(A8)顶端右侧凸起的旋转短轴过盈配合，并保持与胫骨连杆上轴承(A6)同轴安装；膝关节旋转轴(A5) 右端与膝关节锥齿轮(A26)通过螺栓锁紧配合；膝关节锥齿轮(A26)通过间隙配合嵌入在股骨连杆(A30 )底端右侧，并保持与胫骨连杆上轴承(A6 )同轴安装，构成膝关节铰链(2 )中的伞齿轮传动机构；膝关节旋转轴(A5)与胫骨连杆上轴承(A6)过盈配合，垫片(A4)安装在膝关节旋转轴(A5 )左侧，并与胫骨连杆上轴承(A6 )左侧接触，膝关节旋转轴(A5 )最左端固定一压紧螺母；膝关节制动垫片(A25)安装在股骨连杆(A30)底端右侧和膝关节锥齿轮 (A26)左侧之间；膝关节制动垫片(A25)底端的U型槽通过过盈配合嵌入在膝关节锥齿轮 (A26)的齿轮轴中，膝关节制动垫片(A25)顶端通过螺母固定在股骨连杆(A30)底端上。
5.根据权利要求书4所述的四足机器人腿部机构，其特征在于所述跖骨机构(5)包括阻尼弹簧座(A14)、调整垫块(A17)、减震弹簧(A16)、跖骨上连杆(A9)、移动导杆(A15)和机器人足底(A18)，阻尼弹簧座(A14)通过螺栓固定在跖骨上连杆(A9)的底端上，减震弹簧 (A16)通过间隙配合套在阻尼弹簧座(A14)的轴套上，并且减震弹簧(A16) —端与阻尼弹簧座(A14)的轴套顶部接触，另一端与通过间隙配合套在阻尼弹簧座(A14)轴套上的调整垫块(A17)顶端接触，移动导杆(A15)通过间隙配合插入阻尼弹簧座(A14)的轴套中，移动导杆(A15)的底端通过螺纹配合与机器人足底(A18)固定，并且机器人足底(A18)的顶端与调整垫块(A17)的底端接触，移动导杆(A15)上端安装弹性挡圈使之固定在阻尼弹簧座(A14)的轴套中。
6.根据权利要求书5所述的四足机器人腿部机构，其特征在于所述裸关节铰链(4)包括跖骨上连杆轴承(A10)、胫骨连杆下轴承(All)、裸关节旋转轴(A12)、垫片(A13)、踝关节锥齿轮(A19)和踝关节制动垫片(A21);胫骨连杆下轴承(All)通过过盈配合嵌入安装在胫骨连杆(A8)底端左侧，跖骨上连杆(A9)顶端左侧通过过盈配合嵌入安装跖骨上连杆轴承 (A10)，并与胫骨连杆(A8)底端右侧凸起的旋转短轴过盈配合，并保持与胫骨连杆下轴承 (All)同轴安装；裸关节旋转轴(A12)右端与踝关节锥齿轮(A19)通过螺栓锁紧配合；踝关节锥齿轮(A19)通过间隙配合嵌入在跖骨上连杆(A9)顶端右侧，并保持与胫骨连杆下轴承 (All)同轴安装；裸关节旋转轴(A12)与胫骨连杆下轴承(All)过盈配合，垫片(A13)安装在裸关节旋转轴(A12)左侧，并与胫骨连杆下轴承(All)左侧接触，裸关节旋转轴(A12)最左端固定一压紧螺母；踝关节制动垫片(A21)安装在跖骨上连杆(A9)顶端右侧和踝关节锥齿轮(A19)左侧之间，构成裸关节铰链(4)中伞齿轮传动机构；踝关节制动垫片(A21)底端的U型槽通过过盈配合嵌入在踝关节锥齿轮(A19)的齿轮轴中，踝关节制动垫片(A21)顶端通过螺母固定在跖骨上连杆(A9)的顶端上。
全文摘要
本发明涉及一种四足机器人腿部机构。它包括驱动电机、股骨机构、膝关节铰链、胫骨机构、裸关节铰链和跖骨机构。所述股骨机构通过膝关节铰链铰连胫骨机构；所述驱动电机固定安装在股骨机构上，驱动电机的输出轴通过膝关节铰链中的伞齿轮传动机构驱动胫骨机构转动；所述胫骨机构通过裸关节铰链铰连跖骨机构；所述驱动电机通过膝关节铰链中的伞齿轮传动机构和裸关节铰链中的伞齿轮传动机构驱动跖骨机构传动。本发明在不增加自由度的情况下，增加了腿部结构的关节数量，使机器人腿部运动更加灵活，具有更好的运动性能。
文档编号B62D57/032GK102390457SQ201110303670
公开日2012年3月28日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者史晓斌, 范昌华, 蒋蓁, 薛金莲, 贺白羽 申请人:上海大学