四足仿生机器人腿部装置的制作方法

本实用新型涉及智能机器人领域，尤其涉及一种四足仿生机器人腿部装置。

背景技术：

从中国三国时期诸葛亮发明的“木牛流马”到当今美国波士顿动力公司研发的 LS3 绰号“阿尔法狗”机器人，机器人一直彰显着适应恶劣环境的能力，在军事运输及探测、矿山开采、水下建筑、核工业、搜救探测等领域发挥巨大的作用。

目前机器人的腿步结构主要以轮式与舵机驱动的腿部结构为主，其机械结构简单，无法适应野外复杂地形的行走。

技术实现要素：

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种四足仿生机器人腿部装置，可以使机器人适应野外复杂地形的行走。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种四足仿生机器人腿部装置，包括模仿爬行动物四足的前腿机构及后腿机构。所述前腿机构由前腿大臂、与前腿大臂通过肘部铰链连接的前腿前臂、腕部机构及掌部机构构成，所述后腿机构由后腿大臂、与后腿大臂通过肘部铰链连接的后腿前臂、腕部联接机构、腕部机构及掌部机构构成。

进一步地，所述前腿机构还包括通过伸缩来改变前腿大臂与前腿前臂之间的角度的前腿肘部伸缩杆。

进一步地，所述后腿机构还包括通过伸缩来改变后腿大臂与后腿前臂之间的角度的后腿肘部伸缩杆。

进一步地，所述前腿机构及后腿机构的腕部机构包括控制掌部上下左右不同角度的摆动的左右两个由液压驱动的腕部伸缩杆、控制掌部转动的掌部旋转电机及固定掌部旋转电机的联接板。

进一步地，所述前腿机构及后腿机构的掌部机构包括掌部基座、固定在掌部基座上的掌部机壳、与掌部机壳采用铰链连接的爪部、控制爪部活动的撑杆、两端分别固定在掌部机壳与爪部上的弹簧及一端与掌部机壳相连且可拆卸的吸盘。

进一步地，所述腕部联接机构包括联接块及控制联接块左右转动并与联接块固定连接的腕部电机。

进一步地，所述前腿机构的腕部伸缩杆的一端与前腿前臂通过铰链连接，另一端与掌部机构的联接板通过球铰链连接。

进一步地，所述后腿机构的腕部电机的转动端与后腿前臂固定相连，联接块与掌部旋转电机及腕部伸缩杆通过球铰链连接。

进一步地，所述前腿大臂、前腿前臂、后腿大臂及后腿前臂采用“网状外骨骼”且其材料为碳纤维。

本实用新型实施例通过提出一种四足仿生机器人腿部装置，包括模仿爬行动物四足的前腿机构及后腿机构，解决了机器人在野外复杂地形行走问题，进而实现机器人在野外环境下完成爬行、奔跑、跳跃、攀爬等各类动作；此外，本实用新型实施例还可以实现在玻璃面、陶瓷面等平滑表面上行走。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例前腿机构的结构示意图。

图3是本实用新型实施例后腿机构的结构示意图。

图4是本实用新型实施例掌部机构的结构示意图。

附图标号说明

前腿机构10

前腿大臂1

前腿前臂2

腕部机构3

腕部伸缩杆3.1

掌部旋转电机3.2

联接板3.3

掌部机构4

掌部基座4.1

掌部机壳4.2

爪部4.3

撑杆4.4

弹簧4.5

吸盘4.6

后腿大臂5

后腿前臂6

腕部联接机构7

联接块7.1

腕部电机7.2

前腿肘部伸缩杆8

后腿肘部伸缩杆9

后腿机构20。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图1～图4，本实用新型实施例的四足仿生机器人腿部装置包括模仿爬行动物四足的前腿机构10及后腿机构20。

前腿机构10由前腿大臂1、与前腿大臂1通过肘部铰链连接的前腿前臂2、腕部机构3及掌部机构4构成。

后腿机构20由后腿大臂5、与后腿大臂5通过肘部铰链连接的后腿前臂6、腕部联接机构7、腕部机构3及掌部机构4构成。

作为一种实施方式，前腿机构10还包括通过伸缩来改变前腿大臂1与前腿前臂2之间的角度的前腿肘部伸缩杆8，前腿肘部伸缩杆8控制前腿大臂1与前腿前臂2之间实现80º～170º的伸展变化。

作为一种实施方式，后腿机构20还包括通过伸缩来改变后腿大臂5与后腿前臂6之间的角度的后腿肘部伸缩杆9，后腿肘部伸缩杆9控制后腿大臂5与后腿前臂6之间实现80º～170º的伸展变化。

作为一种实施方式，前腿机构10及后腿机构20的腕部机构3包括控制掌部上下左右不同角度的摆动的左右两个由液压驱动的腕部伸缩杆3.1、控制掌部转动的掌部旋转电机3.2及固定掌部旋转电机3.2的联接板3.3。左右两个腕部伸缩杆3.1的不同伸缩量实现联接板3.3带动掌部实现上下左右30度范围内的摆动；掌部旋转电机3.2控制掌部实现水平360度旋转。

作为一种实施方式，前腿机构10及后腿机构20的掌部机构4包括掌部基座4.1、固定在掌部基座4.1上的掌部机壳4.2、与掌部机壳4.2采用铰链连接的爪部4.3、控制爪部4.3活动的撑杆4.4、两端分别固定在掌部机壳4.2与爪部4.3上的弹簧4.5及一端与掌部机壳4.2相连且可拆卸的吸盘4.6。爪部4.3的前后方向弯曲，撑杆4.4通过液压作用向上撑起爪部4.3的尾端，使爪部4.3实现向前弯钩功能；弹簧4.5两端分别固定在掌部机壳4.2与爪部4.3上，且弹簧4.5在装配时已经处于预压缩状态，使得弹簧4.5、爪部4.3、撑杆4.4始终保持紧密接触，当撑杆4.4下降时，爪部4.3在弹簧4.5的弹力作用下向后抬起。吸盘4.6一端与掌部机壳4.2固定相连（相连部位可拆卸），可在机器人上安装微型抽真空机与吸盘4.6连接，控制吸盘4.6的吸紧与松除，增强机器人在玻璃面、陶瓷面等平滑表面上的行走能力。

作为一种实施方式，腕部联接机构7包括联接块7.1及控制联接块7.1左右转动并与联接块7.1固定连接的腕部电机7.2。腕部电机7.2通过控制联接块7.1实现腕部及掌部垂直于水平面-170º～170º的旋转。

作为一种实施方式，前腿机构10的腕部伸缩杆3.1的一端与前腿前臂2通过铰链连接，另一端与掌部机构4的联接板3.3通过球铰链连接。

作为一种实施方式，后腿机构20的腕部电机7.2的转动端与后腿前臂6固定相连，联接块7.1与掌部旋转电机3.2及腕部伸缩杆3.1通过球铰链连接。

作为一种实施方式，前腿大臂1、前腿前臂2、后腿大臂5及后腿前臂6采用“网状外骨骼”且其材料为碳纤维，碳纤维做成的“网状外骨骼”起到吸收振动，提供机械抗疲劳强度的作用。

本实用新型实施例的各机构之间的空间可用于电缆走线及各类传感器布置。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。