一种具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，特别是一种具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构。

背景技术：

双足机器人能够模仿人类的行走步态，能耗低，可以实现多工况、多任务的行走模式，极大提高了双足行走领域的整体运动性能。

在野外环境中，足式机器人与地面非连续接触的运动特点，使其能够适应山地等复杂地形，因而具有比轮式或履带式移动机器人更大的活动范围。在足式机器人中，双足机器人腿数相对较少，使其不仅因节省制造成本而便于推广使用，而且因占地面积小而便于穿越丛林缝隙。

当前双足机器人绝大多数都采用电机驱动，电机驱动方式已经被大量实践证明具有一些难以克服的劣势，比如功率密度低，抗电磁干扰能力弱，不适宜野外环境工作等。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决现有技术中存在的电驱动机器人功率密度低、负载能力弱、不适宜野外环境工作、自由度较少、缓冲能力不足的问题，提供一种具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构，包括身体支架、设置于身体支架两侧的髋关节支撑架、铰连接在髋关节支撑架末端的大腿、铰连接在大腿末端的小腿、铰连接在小腿末端的足，所述身体支架包括立柱以及固定在立柱上端的身体支架上部和固定在立柱下端的身体支架下部，所述髋关节支撑架顶端通过腿部内外旋转球副一连接在身体支架上部下端面内，髋关节支撑架下部通过腿部内外旋转球副二连接在身体支架下部的下端面内，髋关节支撑架与立柱之间横向设有髋关节内外旋转液压缸，髋关节内外旋转液压缸的底部通过髋关节内外旋转球副连接在立柱上，髋关节内外旋转液压缸的顶杆通过髋关节内外旋转球副连接在髋关节支撑架中部的内侧壁内，所述立柱下端固定有位于两个髋关节支撑架末端之间的条形横板，条形横板两端的下端面分别通过髋关节球副连接有两个髋关节液压缸，条形横板一端的两个髋关节液压缸的其中一个髋关节液压缸的顶杆通过髋关节球副连接在其中一条大腿中部内侧壁、另一个髋关节液压缸的顶杆通过髋关节球副连接于另一条大腿中部内侧壁，条形横板另一端的两个髋关节液压缸的其中一个髋关节液压缸的顶杆通过髋关节球副连接在其中一条大腿中部内侧壁、另一个髋关节液压缸的顶杆通过髋关节球副连接于另一条大腿中部内侧壁；所述大腿中部的后侧壁通过膝关节转动副连接有膝关节液压缸，膝关节液压缸的顶杆通过膝关节转动副连接于小腿上部的后侧壁，小腿上部的后侧壁通过踝关节球副并排连接有两个踝关节液压缸，两个踝关节液压缸的顶杆分别通过踝关节球副连接于足的后端上端面。

进一步，所述立柱两侧分别设有减震阻尼器，减震阻尼器的两端分别通过减震阻尼器转动副连接于身体支架上部下端面和身体支架下部下端面。

优选地，所述髋关节支撑架末端与大腿顶端通过髋关节十字铰链连接。

优选地，所述小腿末端与足上端面通过踝关节十字铰链连接。

优选地，所述足为z型结构，z型结构前端开叉。

优选地，两个减震阻尼器呈八字形分布。

与现有技术相比，本实用新型的具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构具有12dof(髋关节3dof，膝关节1dof，踝关节2dof)，运动灵活性有了较大提高，采用液压驱动，具有较强的负载能力和抗干扰能力，带有减震阻尼器装置，极大提高了运动的柔顺型，z字型足部，具有一点的弹性储能功能，足前部开叉，使得步行具有一定的复杂地面适应能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2本实用新型的行走状态图。

图中：1、立柱；3、条形横板、4、踝关节液压缸；6、踝关节球副；7膝关节转动副；8、膝关节液压缸；9、髋关节球副；12、髋关节液压缸；16、减震阻尼器转动副；17、身体支架下部；18、减震阻尼器；20、身体支架上部；21、腿部内外旋转球副一；23、髋关节内外旋转液压缸；24、髋关节内外旋转球副；25、腿部内外旋转球副二；26、髋关节支撑架；27髋关节十字铰链；28、大腿；29、膝关节轴；30、小腿；31、踝关节十字铰链；32足。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定实用新型。

如图1所示，一种具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构，包括身体支架、设置于身体支架两侧的髋关节支撑架26、通过髋关节十字铰链27铰连接在髋关节支撑架26末端的大腿28、通过膝关节轴29铰连接在大腿28末端的小腿30、通过踝关节十字铰链31铰连接在小腿30末端的足32，所述身体支架包括立柱1以及固定在立柱1上端的身体支架上部20和固定在立柱1下端的身体支架下部17，所述髋关节支撑架26顶端通过腿部内外旋转球副一21连接在身体支架上部20下端面内，髋关节支撑架26下部通过腿部内外旋转球副二25连接在身体支架下部17的下端面内，髋关节支撑架26与立柱之间横向设有髋关节内外旋转液压缸23，髋关节内外旋转液压缸23的底部通过髋关节内外旋转球副22连接在立柱上，髋关节内外旋转液压缸23的顶杆通过髋关节内外旋转球副22连接在髋关节支撑架26中部的内侧壁内，所述立柱下端固定有位于两个髋关节支撑架26末端之间的条形横板3，条形横板3两端的下端面分别通过髋关节球副15连接有两个髋关节液压缸12，条形横板一端的两个髋关节液压缸12的其中一个髋关节液压缸12的顶杆通过髋关节球副9连接在其中一条大腿28中部内侧壁、另一个髋关节液压缸12的顶杆通过髋关节球副9连接于另一条大腿28中部内侧壁，条形横板另一端的两个髋关节液压缸12的其中一个髋关节液压缸12的顶杆通过髋关节球副9连接在其中一条大腿28中部内侧壁、另一个髋关节液压缸12的顶杆通过髋关节球副9连接于另一条大腿28中部内侧壁；所述大腿28中部的后侧壁通过膝关节转动副7连接有膝关节液压缸8，膝关节液压缸8的顶杆通过膝关节转动副7连接于小腿30上部的后侧壁，小腿30上部的后侧壁通过踝关节球副6并排连接有两个踝关节液压缸3，两个踝关节液压缸3的顶杆分别通过踝关节球副6连接于足32的后端上端面。

本实施例的具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构的踝关节具有2dof，踝关节液压缸3同时运动或差动，可驱动足32绕踝关节十字铰链31做内外翻、背屈和跖屈运动。

本实施例的具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构的膝关节具有1dof，膝关节液压缸8伸缩运动，可使小腿30绕膝关节轴29做屈伸运动。

本实施例的具有缓冲功能的液压双足机器人下肢机构的髋关节具有3dof，髋关节液压缸12同时运动或差动，可驱动大腿28绕髋关节十字铰链27做屈伸、内收和外展运动；髋关节内外旋转液压缸23伸缩运动，可使髋关节支撑架26做内外旋运动。

本实施例中，所述立柱1两侧分别设有减震阻尼器18，减震阻尼器18的两端分别通过减震阻尼器转动副16连接于身体支架上部20下端面和身体支架下部17下端面，两个减震阻尼器18呈八字形分布，在人体运动过程中起到缓冲作用。

本实施例中，所述足32为z型结构，z型结构前端开叉，具有一点的弹性储能功能，足32前部开叉，使得步行具有一定的复杂地面适应能力。

工作原理：

如图2所示，以一个步行周期为例，从双腿直立开始：四个髋关节液压缸12差动，膝关节液压缸8收缩，两个踝关节液压缸4同时伸出，使双腿前曲，身体支架上部20下移→右腿两个髋关节液压缸12同时收缩，左腿髋关节液压缸12同时伸出，使重心向右移动(双脚支撑期)→左腿两个髋关节液压缸12差动，使左腿向前迈半步(单脚支撑期)→右腿两个髋关节液压缸12同时伸出，左腿两个髋关节液压缸12同时收缩，使重心向左移动(双脚支撑期)→右腿两个髋关节液压缸12差动，使右腿迈一步(单脚支撑期)→右腿两个髋关节液压缸12同时收缩，左腿两个髋关节液压缸12同时伸出，使重心向右移动(双脚支撑期)→左腿两个髋关节液压缸12差动，使左腿迈半步(单脚支撑期)→双腿并齐直立，身体支架上部20上移，步行结束。

如需左右转弯，则髋关节内外旋转液压缸23做伸缩运动即可。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。