CN103963867A - 仿生机械恐龙 - Google Patents
仿生机械恐龙 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103963867A CN103963867A CN201410171216.4A CN201410171216A CN103963867A CN 103963867 A CN103963867 A CN 103963867A CN 201410171216 A CN201410171216 A CN 201410171216A CN 103963867 A CN103963867 A CN 103963867A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- joint
- neck
- mechanical
- calf
- support
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 241000086550 Dinosauria Species 0.000 title claims abstract description 52
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 title abstract 4
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 claims abstract description 67
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims abstract description 64
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 claims abstract description 61
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 244000309466 calf Species 0.000 claims description 83
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 claims description 46
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 17
- 210000002050 maxilla Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 10
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005183 dynamical system Methods 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种仿生机械恐龙，包括躯干部以及连接在所述躯干部上的头颈部、尾部和四条机械腿，所述头颈部和尾部上分别设有实现颈部和尾部全方位转动的第一机械关节，每一条所述机械腿包括依次连接的髋关节、大腿关节、小腿关节和足部减震装置，所述小腿关节、大腿关节和髋关节分别包括用于改变小腿关节与大腿关节、大腿关节与髋关节以及机械腿与躯干部之间角度的第二机械关节、第三机械关节和第四机械关节，所述第一、第二、第三和第四机械关节均采用液压缸驱动。本发明，各关节采用液压缸驱动，具有高功率密度、高效的优点。
Description
技术领域
本发明涉及四足机器人，具体涉及仿生机械恐龙。
背景技术
机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门高新技术，它综合了机械、微电子与计算机、自动控制、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，是机电一体化技术的典型载体。大型四足仿生机械恐龙是四足步行机器人的一种重要应用，广泛应用于娱乐、影视等领域。
大型四足仿生机械恐龙的基本要求是要具备与实际恐龙关节一致的腿部关节，能够灵活的实现迈腿动作；同时脖子、尾巴和嘴巴都可实现自由的运动。因此，实现上述功能的大型四足仿生机械恐龙实际上是一个多变量、强耦合、非线性和时变的复杂动力学系统。
众所周知，行走稳定性是四足机器人研制的难点和核心，稳定性决定了四足机器人研制的成败。目前，虽然可以通过安装各类传感设备，例如陀螺仪、倾角计、重心传感器等提高步态稳定性，但是还没有达到理想的效果。对于真实的恐龙，由于头尾部的重量较大，在行走过程中，重心的调整不仅靠四肢的配合实现，同时，躯体的左、右倾斜和摇头、摆尾的相互配合也起着非常重要的作用，因此，对于大型四足仿生机械恐龙而言，机械结构的设计至关重要，尤其是腿部关节和头颈部、尾部关节的结构。
当前四足机器人均没有考虑到头尾部重量对行走稳定性的影响，其机械结构普遍存在以下一些缺陷：
(1)腿部结构笨重且稳定性差。现有的机械关节一般采用箱式结构，重量较大，因此常选用大功率驱动电机，自重较重、成本较高；
由于大型四足仿生机械恐龙的整体重量较大，因此，腿部结构中的机械关节多采用齿轮传动以提高驱动力。但是，齿轮传动不具有自锁性，在运动过程中，容易出现倒转等不稳定因素。
(2)头颈部和尾部一般采用电机驱动，这种方式其机电系统结构复杂，关节多，在运动过程中仿生机械恐龙头颈部和尾部的受力变化情况非常复杂，从而导致其行走时稳定性很差，难以操控。
(3)整体结构一般采用电机驱动。但是电机驱动方式普遍存在转速较高，减速困难；转矩较小，因此大推力时需要花费的成本相应的也会偏高。
有鉴于此，需要对大型四足仿生机械恐龙的机械结构及驱动动力进行优化设计，使其具有结构简单，重量轻，动态响应速度快的特点，能够实现多种复杂的动作，并且方便进行重心调整，从而提高大型四足仿生机械恐龙的行走稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决如何简化大型四足仿生机械恐龙的机械结构，提高行走稳定性的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种仿生机械恐龙，包括躯干部以及连接在所述躯干部上的头颈部、尾部和四条机械腿，所述头颈部和尾部上分别设有实现颈部和尾部全方位转动的第一机械关节，每一条所述机械腿包括依次连接的髋关节、大腿关节、小腿关节和足部减震装置，所述小腿关节、大腿关节和髋关节分别包括用于改变小腿关节与大腿关节、大腿关节与髋关节以及机械腿与躯干部之间角度的第二机械关节、第三机械关节和第四机械关节，且小腿关节转轴轴线与大腿关节转轴轴线平行，大腿关节转轴轴线与髋关节转轴轴线垂直，所述第一、第二、第三和第四机械关节均采用液压缸驱动。
在上述方案中，所述第一机械关节包括颈部第一连接件、颈部第一液压缸、颈部第二液压缸和用于连接嘴巴或加长尾杆的颈部连杆，所述颈部第一液压缸的缸体尾部和所述颈部连杆的一端分别与所述颈部第一连接件的一端铰接，所述颈部第一液压缸的活塞端与所述颈部连杆的另一端铰接，所述颈部第二液压缸的活塞端铰接于所述颈部第一连接件的侧壁上。
在上述方案中，所述第一机械关节还包括颈部第二连接件和颈部第三连接件，所述颈部第一连接件的另一端与所述颈部第二连接件固定，所述颈部第三连接件的一端铰接于所述颈部第二连接件的一端，所述颈部第二连接件的另一端与所述颈部第二液压缸的活塞端铰接；
所述头颈部或者所述尾部分别通过所述颈部第三连接件的自由端与所述颈部第二液压缸的缸体尾部设置在所述躯干部的前端或者后端。
在上述方案中，所述头颈部还包括实现嘴巴张合的第五机械关节，所述第五机械关节包括上颚部和下颚部，所述上颚部和所述下颚部呈水平设置的环形，从上到下依次穿装于所述颈部连杆的自由端，嘴部液压缸的缸体尾部与所述颈部连杆的侧壁铰接，所述嘴部液压缸的活塞端与嘴部连接件的一端铰接，所述下颚部与嘴部连接件的另一端穿装固定在一起。
在上述方案中，所述足部减震装置通过小腿连接件设置在所述小腿关节的下端，所述足部减震装置包括设置在所述小腿连接件上的弹簧支撑件，带有连接杆的一体式脚掌插装在所述弹簧支撑件的自由端，并通过限位螺母固定；一弹簧套装在所述一体式脚掌的连接杆上，其一端抵至半球形脚掌部位，另一端套装在所述弹簧支撑件上，且所述弹簧支撑件的外表面上设有用于调节所述弹簧松紧程度的预紧力调节螺母。
在上述方案中，所述第二机械关节包括：
小腿关节第一支架，为由直杆部和弯折部组成的折线形杆件，所述直杆部与所述弯折部的交汇处设有所述小腿关节转轴，所述弯折部的自由端设有小腿关节第一销轴；
小腿关节第二支架，呈直杆状，下端通过所述小腿关节转轴与所述小腿关节第一支架铰接连接，上部设有小腿关节第二销轴；
小腿关节液压缸，活塞端通过所述小腿关节第一销轴与所述弯折部的自由端铰接连接，缸体尾部通过所述小腿关节第二销轴与所述小腿关节第二支架铰接连接。
在上述方案中，所述第三机械关节包括：
大腿关节转轴，所述小腿关节第二支架的两端分别设有大腿关节第一、第二连接座，所述大腿关节第一、第二连接座的侧壁上设有大腿关节第一、第二贯穿通孔，所述大腿关节第一、第二贯穿通孔的轴线相互平行，所述小腿关节转轴穿装在所述大腿关节第一贯穿通孔内与所述小腿关节第一支架铰接连接，所述大腿关节转轴穿装在所述大腿关节第二贯穿通孔内；
大腿关节液压缸，缸体尾部与所述躯干部铰接，活塞端通过大腿关节销轴与所述小腿关节第二支架铰接。
在上述方案中，所述第四机械关节包括：
髋关节支架，具有一个四棱柱状的第一支架主体，所述第一支架主体的两端分别设有髋关节第一、第二连接座，所述髋关节第一连接座和所述髋关节第二连接座上分别设有贯穿其侧壁的髋关节第一、第二贯穿通孔，所述髋关节第一、第二贯穿通孔的轴线相互垂直；所述大腿关节转轴穿装在所述髋关节第一贯穿通孔内与所述小腿关节第二支架铰接连接，所述髋关节转轴穿装在所述髋关节第二贯穿通孔内与所述躯干部铰接连接；
髋关节液压缸，缸体尾部与所述躯干部铰接，活塞端通过髋关节销轴转动设置在髋关节支架的下端。
在上述方案中，所述髋关节转轴、所述大腿关节转轴和所述小腿关节转轴上分别对应设有用于感应其对应转轴转动速度的旋转电位器。
在上述方案中，所述躯干部包括构成躯干外形的躯干支架，所述躯干支架采用三角形桁架，所述三角形桁架包括三条水平方向的支撑纵梁以及若干个沿仿生机械恐龙前后方向且通过所述支撑纵梁依次连接的三角形支架，所述三角形支架为等腰三角形支架。
大型四足仿生机械恐龙具有体积大、重量大且分散的特点，因此，本发明采用的躯干部的设计，既满足了强度要求，而且结构紧凑、重量轻。
总而言之，本发明提供的仿生机械恐龙具有以下突出的优点：
(1)在腿部结构中，通过足部减震装置、小腿关节和大腿关节相互配合实现机器人机体的前后和上下平稳运动，通过足部减震装置和髋关节相互作用实现机器人机体的左右平稳运动。
(2)颈部以及尾部都可以全方位的转动，从而有利于辅助提高行走的稳定性。
(3)躯干部的设计采用三角桁架结构，在保证仿生机械恐龙本身稳定性的同时又减轻的重量，提高了材料利用率。
(4)结构简单、紧凑。机械腿利用板式结构取代箱式结构，大大降低了整体重量。
(5)各关节采用液压缸驱动，具有高功率密度、高效的优点。同时，液压缸本身还具有体积小、重量轻、能够实现无极调速、以及换向容易的优点，另外对其结构进行优化，使其关节结构简单，便于操控，从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性。
附图说明
图1为本发明中仿生机械恐龙立体结构示意图；
图2为本发明中第一机械关节立体结构示意图；
图3为本发明中头颈部结构的结构示意图；
图4为本发明中尾部结构的结构示意图；
图5为本发明中足部减震装置的结构示意图；
图6为本发明中图5的分解示意图；
图7为本发明中腿部结构示意图；
图8为本发明中小腿关节第一支架的结构示意图；
图9为本发明中髋关节支架的结构示意图；
图10为本发明中小腿关节第二支架的结构示意图；
图11为本发明中躯干部的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种仿生机械恐龙，包括躯干部100以及连接在躯干部100上的头颈部200、尾部300和四条机械腿400，头颈部200和尾部300上分别设有实现颈部和尾部全方位转动的第一机械关节1，每一条机械腿400包括依次连接的髋关节、大腿关节、小腿关节和足部减震装置6，小腿关节、大腿关节和髋关节分别包括用于改变小腿关节与大腿关节、大腿关节与髋关节以及机械腿与躯干部之间角度的第二机械关节2、第三机械关节3和第四机械关节4，且小腿关节转轴轴线与大腿关节转轴轴线平行，大腿关节转轴轴线与髋关节转轴轴线垂直。第一、第二、第三和第四机械关节均采用液压缸驱动。这种液压缸驱动方式具有高功率密度、高效的优点。
结合图2、图4所示，第一机械关节1包括颈部第一连接件11、颈部第一液压缸12、颈部第二液压缸13和用于连接嘴巴或加长尾杆的颈部连杆14，颈部第一液压缸12的缸体尾部和颈部连杆14的一端分别与颈部第一连接件11的一端铰接，颈部第一液压缸12的活塞端与颈部连杆14的另一端铰接，颈部第二液压缸13的活塞端铰接于颈部第一连接件11的侧壁上。
第一机械关节1还包括颈部第二连接件15和颈部第三连接件16，颈部第一连接件11的另一端与颈部第二连接件15固定，颈部第三连接件16的一端铰接于颈部第二连接件15的一端，颈部第二连接件15的另一端与颈部第二液压缸13的活塞端铰接；
头颈部200或者尾部300分别通过颈部第三连接件16的自由端与颈部第二液压缸13的缸体尾部设置在躯干部100的前端或者后端。
结合图3所示，头颈部200还包括实现嘴巴张合的第五机械关节5，第五机械关节5包括上颚部51和下颚部52，上颚部51和下颚部52呈水平设置的环形，从上到下依次穿装于颈部连杆14的自由端，嘴部液压缸53的缸体尾部与颈部连杆14的侧壁铰接，嘴部液压缸53的活塞端与嘴部连接件54的一端铰接，下颚部52与嘴部连接件54的另一端穿装固定在一起。
如图5至图6所示，足部减震装置6通过小腿连接件61设置在小腿关节的下端，足部减震装置6包括设置在小腿连接件61上的弹簧支撑件62，带有连接杆63的一体式脚掌64插装在弹簧支撑件62的自由端，并通过限位螺母65固定；一弹簧66套装在一体式脚掌64的连接杆63上，其一端抵至半球形脚掌部位，另一端套装在弹簧支撑件62上，且弹簧支撑件62的外表面上设有用于调节弹簧松紧程度的预紧力调节螺母67。弹簧支撑件62通过卡装或者螺纹连接的方式设置在小腿连接件61上。
如图7至图8所示，第二机械关节2包括：
小腿关节第一支架21，为由直杆部和弯折部组成的折线形杆件，直杆部与弯折部的交汇处设有小腿关节转轴22，弯折部的自由端设有小腿关节第一销轴23；
小腿关节第二支架24，呈直杆状，下端通过小腿关节转轴22与小腿关节第一支架21铰接连接，上部设有小腿关节第二销轴25；
小腿关节液压缸26，活塞端通过小腿关节第一销轴23与弯折部的自由端铰接连接，缸体尾部通过小腿关节第二销轴25与小腿关节第二支架24铰接连接。通过小腿关节的小腿关节液压缸26的伸长与收缩实现小腿关节的前后上下平稳运动。
结合图10所示，第三机械关节3包括：
大腿关节转轴31，小腿关节第二支架24的两端分别设有大腿关节第一、第二连接座32、33，大腿关节第一、第二连接座32、33的侧壁上设有大腿关节第一、第二贯穿通孔34、35，大腿关节第一、第二贯穿通孔34、35的轴线相互平行，小腿关节转轴22穿装在大腿关节第一贯穿通孔34内与小腿关节第一支架21铰接连接，大腿关节转轴31穿装在大腿关节第二贯穿通孔35内；
大腿关节液压缸36，缸体尾部与躯干部100铰接，活塞端通过大腿关节销轴37与小腿关节第二支架24铰接。通过大腿关节的大腿关节液压缸36的伸长与收缩实现大腿关节的前后上下平稳运动。
结合图9所示，第四机械关节4包括：
髋关节支架41，具有一个四棱柱状的第一支架主体，第一支架主体的侧壁上分别设有贯通的矩形通孔42。既满足了使用要求，又可以大大减轻髋关节的重量。第一支架主体的两端分别设有髋关节第一、第二连接座43、44，髋关节第一连接座43和髋关节第二连接座44上分别设有贯穿其侧壁的髋关节第一、第二贯穿通孔45、46，髋关节第一、第二贯穿通孔45、46的轴线相互垂直；大腿关节转轴31穿装在髋关节第一贯穿通孔45内与小腿关节第二支架24铰接连接，髋关节转轴47穿装在髋关节第二贯穿通孔46内与躯干部100铰接连接；
髋关节液压缸48，缸体尾部与躯干部100铰接，活塞端通过髋关节销轴转动设置在髋关节支架的下端。通过髋关节的髋关节液压缸48的伸长与收缩实现髋关节的左右平稳运动。
髋关节转轴47、大腿关节转轴31和小腿关节转轴22上分别对应设有用于感应其对应转轴转动速度的旋转电位器。
如图11所示，躯干部100包括构成躯干外形的躯干支架，躯干支架采用三角形桁架，三角形桁架包括三条水平方向的支撑纵梁1001以及若干个沿仿生机械恐龙前后方向且通过支撑纵梁1001依次连接的三角形支架1002，三角形支架1002为等腰三角形支架。
在仿生机械恐龙的腿部结构中，小腿部分一般是比较长的，故而采用本装置中小腿关节第一支架的折线形设计，这样，可以将小腿关节液压缸活塞端直接连接在小腿关节第一支架靠近小腿关节转轴的端部位置，使得小腿关节在活动过程中小腿关节液压缸伸长、收缩的尺寸较小，降低了液压缸的成本，而且也提供了更大的驱动力矩。
仿生机械恐龙的腿部结构(仿生机械恐龙的机械腿)，采用了开链式机构，具有三个自由度，关节驱动方式为液压驱动，由于液压系统能够实现无级调速，因此在液压缸上不再需要减速机构。液压系统在驱动关节运动时，液压缸相当于动物关节上的肌肉组织，通过液压缸拉伸与收缩(相当于肌肉的张紧与放松)来驱动关节的转动。采用这种驱动方式，体积小、重量轻，还可以实现无极调速；同时在行走时换向也比较容易。在腿部结构中，液压缸与两个相对运动的零件相连，使得液压缸与两个运动部件(例如小腿关节第一支架和小腿关节第二支架)形成一个三角形，通过液压缸的伸长与收缩实现两个相对运动部件绕着他们的转轴中心相对运动。
腿部结构中，因其足底会与地面产生撞击，从而对整个机械结构产生冲击，为减小冲击，提高运动的可靠性和稳定性，通过足部减震装置实现减震功能；在此装置中，将小腿连接件插入小腿关节第二支架下端，然后与小腿关节焊接连接。另外，对于足部减震装置的设计要求是当仿生机械恐龙静止时，腿部长度不发生变化，在此足部减震装置中主要依靠其中的弹簧来吸收其冲击力。
在头颈部和尾部中采用液压缸，用油缸代替电机驱动关节运动，同时对其结构进行优化，使其关节少而结构简单，便于操控，从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性。
在空间内建立X、Y二相坐标系，通过颈部第一液压缸活塞杆的伸缩，第一机械关节可实现X轴方向上的摆动，通过颈部第二液压缸活塞杆的伸缩，第一机械关节可实现Y轴方向上的摆动。
包含有上述第一机械关节的仿生机械恐龙头颈部结构不仅能实现X、Y轴方向上的摆动，还可以通过嘴部液压缸活塞杆的伸缩实现上、下颚的张开与闭合，同时因为优化了结构，使其连接关节数量少且结构简单，并在一定程度上减轻了重量，从而使仿生机械恐龙运动的稳定性更高。
包含有上述第一机械关节的仿生机械恐龙尾部结构可以实现上下左右方向上的摆动，比起电机驱动用油缸驱动的该仿生机械恐龙尾部结构关节更少，结构更简单，重量也更轻，运动起来的稳定性更好，操控起来更容易。
由于关节的运动是一个低速大扭矩的运动，因此在润滑上采用滑动轴承加脂润滑方式。仿生机械恐龙的结构选择密度小强度大的材料，如铝合金、镁铝合金等。
在本发明中，液压系统以液压油作为工作介质，电机或者内燃机带动液压泵将常压状态的液压油加压成高压油，然后高压油推动液压执行元件(液压缸)运动，油压降低。回到油箱，液压泵再将液压油加压，如此循环，实现液压系统的连续工作。
本实施例中，躯干部的设计采用三角桁架结构，在保证仿生机械恐龙本身稳定性的同时又减轻的重量，提高了材料利用率。
大型四足仿生机械恐龙具有体积大、重量大且分散的特点，因此，本发明采用的躯干部的设计，既满足了强度要求，而且结构紧凑、重量轻。
总而言之，本发明提供的仿生机械恐龙具有以下突出的优点：
(1)在腿部结构中，通过足部减震装置、小腿关节和大腿关节相互配合实现机器人机体的前后和上下平稳运动，通过足部减震装置和髋关节相互作用实现机器人机体的左右平稳运动。
(2)颈部以及尾部都可以全方位的转动，从而有利于提高行走的稳定性。
(3)躯干部的设计采用三角桁架结构，在保证仿生机械恐龙本身稳定性的同时又减轻的重量，提高了材料利用率。
(4)结构简单、紧凑。机械腿利用板式结构取代箱式结构，大大降低了整体重量。
(5)各关节采用液压缸驱动，具有高功率密度、高效的优点。同时，液压缸本身还具有体积小、重量轻、能够实现无极调速、以及换向容易的优点，另外对其结构进行优化，使其关节少而结构简单，便于操控，从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.仿生机械恐龙，包括躯干部以及连接在所述躯干部上的头颈部、尾部和四条机械腿，其特征在于，所述头颈部和尾部上分别设有实现颈部和尾部全方位转动的第一机械关节，每一条所述机械腿包括依次连接的髋关节、大腿关节、小腿关节和足部减震装置，所述小腿关节、大腿关节和髋关节分别包括用于改变小腿关节与大腿关节、大腿关节与髋关节以及机械腿与躯干部之间角度的第二机械关节、第三机械关节和第四机械关节，且小腿关节转轴轴线与大腿关节转轴轴线平行，大腿关节转轴轴线与髋关节转轴轴线垂直，所述第一、第二、第三和第四机械关节均采用液压缸驱动。
2.如权利要求1所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述第一机械关节包括颈部第一连接件、颈部第一液压缸、颈部第二液压缸和用于连接嘴巴或加长尾杆的颈部连杆，所述颈部第一液压缸的缸体尾部和所述颈部连杆的一端分别与所述颈部第一连接件的一端铰接，所述颈部第一液压缸的活塞端与所述颈部连杆的另一端铰接，所述颈部第二液压缸的活塞端铰接于所述颈部第一连接件的侧壁上。
3.如权利要求2所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述第一机械关节还包括颈部第二连接件和颈部第三连接件，所述颈部第一连接件的另一端与所述颈部第二连接件固定，所述颈部第三连接件的一端铰接于所述颈部第二连接件的一端，所述颈部第二连接件的另一端与所述颈部第二液压缸的活塞端铰接；
所述头颈部或者所述尾部分别通过所述颈部第三连接件的自由端与所述颈部第二液压缸的缸体尾部设置在所述躯干部的前端或者后端。
4.如权利要求2所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述头颈部还包括实现嘴巴张合的第五机械关节，所述第五机械关节包括上颚部和下颚部，所述上颚部和所述下颚部呈水平设置的环形，从上到下依次穿装于所述颈部连杆的自由端，嘴部液压缸的缸体尾部与所述颈部连杆的侧壁铰接，所述嘴部液压缸的活塞端与嘴部连接件的一端铰接，所述下颚部与嘴部连接件的另一端穿装固定在一起。
5.如权利要求1所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述足部减震装置通过小腿连接件设置在所述小腿关节的下端，所述足部减震装置包括设置在所述小腿连接件上的弹簧支撑件，带有连接杆的一体式脚掌插装在所述弹簧支撑件的自由端，并通过限位螺母固定；一弹簧套装在所述一体式脚掌的连接杆上，其一端抵至半球形脚掌部位，另一端套装在所述弹簧支撑件上，且所述弹簧支撑件的外表面上设有用于调节所述弹簧松紧程度的预紧力调节螺母。
6.如权利要求1所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述第二机械关节包括：
小腿关节第一支架，为由直杆部和弯折部组成的折线形杆件，所述直杆部与所述弯折部的交汇处设有所述小腿关节转轴，所述弯折部的自由端设有小腿关节第一销轴；
小腿关节第二支架，呈直杆状，下端通过所述小腿关节转轴与所述小腿关节第一支架铰接连接，上部设有小腿关节第二销轴；
小腿关节液压缸，活塞端通过所述小腿关节第一销轴与所述弯折部的自由端铰接连接，缸体尾部通过所述小腿关节第二销轴与所述小腿关节第二支架铰接连接。
7.如权利要求1所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述第三机械关节包括：
大腿关节转轴，所述小腿关节第二支架的两端分别设有大腿关节第一、第二连接座，所述大腿关节第一、第二连接座的侧壁上设有大腿关节第一、第二贯穿通孔，所述大腿关节第一、第二贯穿通孔的轴线相互平行，所述小腿关节转轴穿装在所述大腿关节第一贯穿通孔内与所述小腿关节第一支架铰接连接，所述大腿关节转轴穿装在所述大腿关节第二贯穿通孔内；
大腿关节液压缸，缸体尾部与所述躯干部铰接，活塞端通过大腿关节销轴与所述小腿关节第二支架铰接。
8.如权利要求1所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述第四机械关节包括：
髋关节支架，具有一个四棱柱状的第一支架主体，所述第一支架主体的两端分别设有髋关节第一、第二连接座，所述髋关节第一连接座和所述髋关节第二连接座上分别设有贯穿其侧壁的髋关节第一、第二贯穿通孔，所述髋关节第一、第二贯穿通孔的轴线相互垂直；所述大腿关节转轴穿装在所述髋关节第一贯穿通孔内与所述小腿关节第二支架铰接连接，所述髋关节转轴穿装在所述髋关节第二贯穿通孔内与所述躯干部铰接连接；
髋关节液压缸，缸体尾部与所述躯干部铰接，活塞端通过髋关节销轴转动设置在所述髋关节支架的下端。
9.如权利要求1所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述髋关节转轴、所述大腿关节转轴和所述小腿关节转轴上分别对应设有用于感应其对应转轴转动速度的旋转电位器。
10.如权利要求1所述的仿生机械恐龙，其特征在于，所述躯干部包括构成躯干外形的躯干支架，所述躯干支架采用三角形桁架，所述三角形桁架包括三条水平方向的支撑纵梁以及若干个沿仿生机械恐龙前后方向且通过所述支撑纵梁依次连接的三角形支架，所述三角形支架为等腰三角形支架。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410171216.4A CN103963867B (zh) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | 仿生机械恐龙 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410171216.4A CN103963867B (zh) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | 仿生机械恐龙 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103963867A true CN103963867A (zh) | 2014-08-06 |
| CN103963867B CN103963867B (zh) | 2016-03-30 |
Family
ID=51233987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410171216.4A Expired - Fee Related CN103963867B (zh) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | 仿生机械恐龙 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103963867B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105751248A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-07-13 | 上海理工大学 | 仿生液压四足机器恐龙头颈部结构 |
| CN107009364A (zh) * | 2016-06-22 | 2017-08-04 | 常州恐龙园股份有限公司 | 一种恐龙机器人的脖子和尾巴摆动机构 |
| CN107351060A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-17 | 上海理工大学 | 一种仿生机器人头颈部柔性结构 |
| CN107351937A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-17 | 上海理工大学 | 仿生液压爬行机器人 |
| CN108248717A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 江苏集萃智能制造技术研究所有限公司 | 一种能够操控工具具有末端稳定控制功能的四足机器人 |
| CN109774904A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-21 | 沈阳航天新光集团有限公司 | 一种水下仿生机器人咬合机构 |
| CN110219591A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-09-10 | 桂林航天工业学院 | 一种工程钻掘设备行走装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1094982A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-14 | Agency Of Ind Science & Technol | 多足歩行装置 |
| US6109378A (en) * | 1995-11-06 | 2000-08-29 | Plustech Oy | Leg mechanism |
| CN102001371A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-04-06 | 南京航空航天大学 | 一种液压驱动式四足机器人 |
| CN102530122A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-04 | 北京理工大学 | 一种足式机动平台腿部驱动传动装置 |
| CN102795275A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-11-28 | 中科宇博（北京）文化有限公司 | 仿生机械恐龙 |
| CN202657138U (zh) * | 2012-07-16 | 2013-01-09 | 山东大学 | 小型仿生四足机器人 |
| CN103318289A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 北京理工大学 | 一种腿型结构可变的模块化液压驱动四足机器人 |
| CN203780647U (zh) * | 2014-04-25 | 2014-08-20 | 中科宇博（北京）文化有限公司 | 仿生机械恐龙 |
-
2014
- 2014-04-25 CN CN201410171216.4A patent/CN103963867B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6109378A (en) * | 1995-11-06 | 2000-08-29 | Plustech Oy | Leg mechanism |
| JPH1094982A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-14 | Agency Of Ind Science & Technol | 多足歩行装置 |
| CN102001371A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-04-06 | 南京航空航天大学 | 一种液压驱动式四足机器人 |
| CN102530122A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-04 | 北京理工大学 | 一种足式机动平台腿部驱动传动装置 |
| CN202657138U (zh) * | 2012-07-16 | 2013-01-09 | 山东大学 | 小型仿生四足机器人 |
| CN102795275A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-11-28 | 中科宇博（北京）文化有限公司 | 仿生机械恐龙 |
| CN103318289A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-09-25 | 北京理工大学 | 一种腿型结构可变的模块化液压驱动四足机器人 |
| CN203780647U (zh) * | 2014-04-25 | 2014-08-20 | 中科宇博（北京）文化有限公司 | 仿生机械恐龙 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105751248A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-07-13 | 上海理工大学 | 仿生液压四足机器恐龙头颈部结构 |
| CN107009364A (zh) * | 2016-06-22 | 2017-08-04 | 常州恐龙园股份有限公司 | 一种恐龙机器人的脖子和尾巴摆动机构 |
| CN107351060A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-17 | 上海理工大学 | 一种仿生机器人头颈部柔性结构 |
| CN107351937A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-11-17 | 上海理工大学 | 仿生液压爬行机器人 |
| CN107351060B (zh) * | 2017-07-10 | 2020-07-14 | 上海理工大学 | 一种仿生机器人头颈部柔性结构 |
| CN108248717A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 江苏集萃智能制造技术研究所有限公司 | 一种能够操控工具具有末端稳定控制功能的四足机器人 |
| CN109774904A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-21 | 沈阳航天新光集团有限公司 | 一种水下仿生机器人咬合机构 |
| CN110219591A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-09-10 | 桂林航天工业学院 | 一种工程钻掘设备行走装置 |
| CN110219591B (zh) * | 2019-07-25 | 2024-04-26 | 桂林航天工业学院 | 一种工程钻掘设备行走装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103963867B (zh) | 2016-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103963867B (zh) | 仿生机械恐龙 | |
| CN106828654B (zh) | 一种四足仿生机器人 | |
| CN102285390B (zh) | 一种步行机器人的混联弹性驱动步行腿 | |
| CN101391417B (zh) | 一种基于被动运动方式的双足类人机器人 | |
| CN205819522U (zh) | 基于连杆机构的交叉式全柔性仿生鱼尾推进机构 | |
| CN104627265B (zh) | 一种液压驱动的双足机器人下肢机构 | |
| CN201424067Y (zh) | 使用曲柄摇杆的步行机构 | |
| CN102180249B (zh) | 智能仿生机器海豚 | |
| CN1663881A (zh) | 智能机器海豚 | |
| CN204846312U (zh) | 一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人 | |
| CN103950481A (zh) | 机械关节及仿生机械恐龙的腿部结构 | |
| CN107298137B (zh) | 一种趴卧式步行机器人 | |
| CN108082325A (zh) | 一种液压驱动的双足机器人下肢机构 | |
| CN102390458A (zh) | 液压驱动空间混联腿结构四足机器人 | |
| CN104021718A (zh) | 一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台 | |
| CN102991601A (zh) | 一种两自由度仿人踝部关节 | |
| CN203780646U (zh) | 机械关节及仿生机械恐龙的腿部结构 | |
| CN210732447U (zh) | 一种具有双驱平行缓冲腿和并联柔性躯干的仿生机器人 | |
| CN203780647U (zh) | 仿生机械恐龙 | |
| CN104943832A (zh) | 一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人 | |
| CN110480608B (zh) | 一种具有双驱平行缓冲腿和并联柔性躯干的仿生机器人 | |
| JP2009274142A (ja) | 歩行ロボット | |
| CN108216421A (zh) | 一种混联机械腿及其控制方法 | |
| CN111017064A (zh) | 一种电机驱动的双足下肢行走结构及其工作方法 | |
| CN103991489A (zh) | 一种气动人工肌肉驱动的3自由度腿机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160222 Address after: 116000 Dalian City, Liaoning province high tech Industrial Park, high street, No. 3, room five, room 505 Applicant after: Dalian Chuyuntian Technology Development Co.,Ltd. Address before: 100190, No. 1, first floor, building 327, Zhongguancun, Beijing, Haidian District Applicant before: ZHONGKE YUBO (BEIJING) CULTURE CO.,LTD. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180116 Address after: 102600, No. 3, building 2, building 4, Paradise Road, Beijing, Daxing District, 1, unit 317 Patentee after: BEIJING ZHITOUJIA INTELLECTUAL PROPERTY OPERATION CO.,LTD. Address before: 116000 Dalian City, Liaoning province high tech Industrial Park, high street, No. 3, room five, room 505 Patentee before: Dalian Chuyuntian Technology Development Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180906 Address after: 244000 A316, Tongling high tech Innovation Service Center, Anhui Patentee after: TONGLING XIANGYU COMMERCE AND TRADE CO.,LTD. Address before: 102600 3 floor, 2 building, No. 4 Daxing District Garden Road, Beijing, 1 unit 317 Patentee before: BEIJING ZHITOUJIA INTELLECTUAL PROPERTY OPERATION CO.,LTD. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160330 |