一种柔索驱动的仿生柔性机体机构的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种柔索驱动的仿生柔性机体机构，属于智能机器人领域。
【背景技术】
[0002]目前的四足机器人难以达到类似于四足生物那样的机动性和动态稳定性，四足机器人应该具有适应非结构化环境的机动性。通过观察四足生物(如猎豹等)在转向或奔跑步态，发现其柔性机体能侧向弯曲和俯仰弯曲。
[0003]国内外对四足机器人的研究多集中在环境感知、步态规划等方面。四足机器人的机体有刚性和柔性的分别，刚性机体无法实现弯曲的动作，为了使得四足机器人具有快速转向或者奔跑功能，其机体需要具备一定的柔性，以实现弯曲。目前四足机器人柔性机体方面的研究很少。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对已有的技术存在的不足，提供一种柔索驱动的仿生柔性机体机构，可以侧向弯曲和上下弯曲，具有结构简单紧凑、运动灵活、柔顺型和良好的仿生效果等特点。适用于四足仿生机器人，能提高四足机器人适应非结构化环境的机动性。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种柔索驱动的仿生柔性机体机构，包括前机体组件、柔索驱动组件、仿生脊柱和后机体组件；所述前机体组件和后机体组件为框架结构；柔索驱动组件中定位支架一和定位支架二通过螺钉与前机体固定连接，柔索驱动组件中水平柔索和竖直柔索通过螺钉与后机体固定连接；仿生脊柱前后端分别通过螺钉与前机体组件、后机体固定连接。
[0006]所述前机体组件包括前机体框架、转向滑轮一、转向滑轮二、转向滑轮三和转向滑轮四；所述转向滑轮一和转向滑轮四水平安装在前机体框架左右两侧，转向滑轮二、转向滑轮三竖直安装在前机体框架上下两端。
[0007]所述柔索驱动组件包括定位支架一、电机固定支架一、水平支撑板、定滑轮一、电机一、导轮支撑板一、导轮一、水平柔索、导轮支撑板二、导轮二、竖直柔索、电机二、定滑轮二、导轮三、导轮支撑板三、键二、导轮支撑板四、电机固定支架二、导轮四、定位支架二和键一；所述定位支架一和定位支架二通过螺钉与前机体框架固定连接；定位支架一和定位支架二分别通过螺栓依次与电机固定支架一和电机固定支架二固定连接；电机固定支架一和电机固定支架二分别通过螺钉与水平支撑板固定连接；导轮支撑板一、导轮支撑板二、导轮支撑板三和导轮支撑板四分别通过螺钉与水平支撑板固定连接；导轮支撑板一、导轮支撑板二、导轮支撑板三和导轮支撑板四分别与导轮一、导轮二、导轮三和导轮四转动连接；电机一和电机二通过螺钉依次与水平支撑板固定连接；所述水平柔索一端通过螺钉与后机体组件固定连接，另一端依次穿过仿生脊柱水平方向一侧的扇形孔、前机体框架、导轮二、导轮一和定滑轮一后，反向穿过导轮四、导轮三、前机体框架和仿生脊柱水平方向另一侧的扇形孔，最后通过螺钉与后机体组件固定连接；所述竖直柔索的一端通过螺钉与后机体组件固定连接，另一端依次穿过仿生脊柱竖直方向一侧的扇形孔和前机体框架后，绕过转向滑轮二、转向滑轮一和定滑轮二后，再绕过转向滑轮四和转向滑轮三后，穿过前机体框架、仿生脊柱竖直方向另一侧的扇形孔后，通过螺钉和后机体组件固定连接；定滑轮一和定滑轮二分别通过键一和键二依次与电机一和电机二输出轴固定连接。
[0008]所述仿生脊柱由若干节结构与大小完全相同的仿生脊柱单元依次排列而成；每一节仿生脊柱单元包括一个仿生椎骨一、缺口螺钉一、缺口螺钉二、弹簧一、弹簧二、缺口螺钉五、缺口螺钉六、仿生椎骨二、缺口螺钉八、缺口螺钉七、弹簧三、弹簧四、缺口螺钉三和缺口螺钉四，前一节的仿生椎骨一与后一节的仿生椎骨二中部形成球铰连接；同时，弹簧一、弹簧二、弹簧三、弹簧四的一端依次通过缺口螺钉一、缺口螺钉二、缺口螺钉三和缺口螺钉四与前一节的仿生椎骨一固定连接；弹簧一、弹簧二、弹簧三、弹簧四的另一端依次通过缺口螺钉五、缺口螺钉六、缺口螺钉八和缺口螺钉七与后一节的仿生脊柱二固定连接，实现仿生脊柱俯仰弯曲和左右弯曲动作。
[0009]本发明与现有技术相比，具有下列显而易见的突出的实质性特点和技术进步:
一、本发明改变传统四足机器人刚性机体的设计理念，提出一种柔索驱动的仿生机体机构，用于四足仿生机器人，可实现侧向弯曲和俯仰弯曲运动。
[0010]二、本发明使四足机器人具有更好仿生性，仿照四足生物在转向时机体的弯曲，奔跑时机体的俯仰运动，既符合仿生学，又具有柔性的特点
三、本发明针对柔索只能承受轴向力的局限，设计了一种补偿结构。该补偿结构为前机体组件中的4个转向滑轮组合，通过柔索绕过4个转向滑轮使得柔索发生弯曲，从而承受不同方向的轴向力。
【附图说明】
[0011]图1是本发明一种柔索驱动的仿生柔性机体结构的初始状态示意图。
[0012]图2是本发明一种柔索驱动的仿生柔性机体结构的前机体组件示意图。
[0013]图3是本发明一种柔索驱动的仿生柔性机体结构的柔索驱动组件示意图。
[0014]图4是本发明一种柔索驱动的仿生柔性机体结构的仿生椎骨整体示意图。
[0015]图5是本发明一种柔索驱动的仿生柔性机体结构的仿生椎骨单元爆炸图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和优选实例对本发明左进一步的详细说明:
如图1所示，一种柔索驱动的仿生柔性机体机构，包括前机体组件1、柔索驱动组件I1、仿生脊柱III和后机体组件IV ;所述前机体组件I和后机体组件IV为框架结构；柔索驱动组件II中定位支架一 6和定位支架二 25通过螺钉与前机体I固定连接，柔索驱动组件II中水平柔索13和竖直柔索16通过螺钉与后机体IV固定连接；仿生脊柱III前后端分别通过螺钉与前机体组件1、后机体IV固定连接。
[0017]如图2所示，所述前机体组件I包括前机体框架1、转向滑轮一 2、转向滑轮二 3、转向滑轮三4和转向滑轮四5 ;所述转向滑轮一 2和转向滑轮四5水平安装在前机体框架I左右两侧，转向滑轮二 3、转向滑轮三4竖直安装在前机体框架I上下两端。
[0018]如图3所示，所述柔索驱动组件II包括定位支架一 6、电机固定支架一 7、水平支撑板8、定滑轮一 9、电机一 10、导轮支撑板一 11、导轮一 12、水平柔索13、导轮支撑板二 14、导轮二 15、竖直柔索16、电机二 17、定滑轮二 18、导轮三19、导轮支撑板三20、键二 21、导轮支撑板四22、电机固定支架二 23、导轮四24、定位支架二 25和键一 26 ;所述定位支架一 6和定位支架二 25通过螺钉与前机体框架I固定连接；定位支架一 6和定位支架二 24分别通过螺栓依次与电机固定支架一 7和电机固定支架二 23固定连接；电机固定支架一 7和电机固定支架二 23分别通过螺钉与水平支撑板8固定连接；导轮支撑板一 11、导轮支撑板二 14、导轮支撑板三20和导轮支撑板四22分别通过螺钉与水平支撑板8固定连接；导轮支撑板一11、导轮支撑板二 14、导轮支撑板三20和导轮支撑板四22分别与导轮一 12、导轮二 15、导轮三19和导轮四24转动连接；电机一 10和