CN107672686A - 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置 - Google Patents

一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107672686A
CN107672686A CN201710853193.9A CN201710853193A CN107672686A CN 107672686 A CN107672686 A CN 107672686A CN 201710853193 A CN201710853193 A CN 201710853193A CN 107672686 A CN107672686 A CN 107672686A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biped robot
component
leg
recycle device
damping
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
Application number
CN201710853193.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107672686B (zh
Inventor
王成刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Walker Robot Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Walker Robot Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Walker Robot Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Walker Robot Technology Co Ltd
Priority to CN201710853193.9A priority Critical patent/CN107672686B/zh
Publication of CN107672686A publication Critical patent/CN107672686A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107672686B publication Critical patent/CN107672686B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1853—Rotary generators driven by intermittent forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置，在左右膝关节组件处分别设置有四连杆机构，在该四连杆机构中设置有四根拉扯线、一永磁块和一磁导线圈，永磁块位于磁导线圈的内部，四根拉扯线的内侧端均与永磁块相连接，四根拉扯线的外侧端分别与该四连杆机构的四个连接点相连接；以及在髋关节组件中还设置有一电能储存装置，磁导线圈通过连接线与该电能储存装置电性连接；由于在膝关节处采用了四连杆机构，并利用四根拉扯线拉扯永磁块在磁导线圈中转动而发电，在有效缓震的同时，还能将机械能转换为电能进行储存，从而提高了双足机器人的稳定性，降低了双足机器人的能耗，延长了双足机器人的续航和作业能力，尤其适应复杂路面的行走。

Description

一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置
技术领域
本发明涉及双足机器人及其腿部装置领域，尤其涉及的是一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置。
背景技术
目前，机器人的研究在世界各国都是一个创新的热点，尤其对拟人形态的双足机器人(或仿人机器人)的研究更是如火如荼。
但是，现有技术中的双足机器人在非平整地面行走时，容易摔跤和打滑，稳定性较差。
而且，现有技术中的双足机器人的腿部，采用的大都是三关节结构，脚部结构偏大，并通过踝关节缓震，控制难度较大，缓震效果不够理想。
此外，由于双足机器人实时驱动行走，能量损耗较高，严重制约了其续航、作业和负载能力。
因此，现有技术尚有待改进和发展。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种双足机器人的腿部减震和能量回收装置，缓震效果理想，且可降低能量损耗。
同时，本发明还提供一种双足机器人，稳定性好、能耗低。
本发明的技术方案如下：一种双足机器人的腿部减震和能量回收装置，包括左右足部组件、左右胫骨组件、左右膝关节组件、左右股骨组件、左右大腿组件和髋关节组件；其中，所述左右足部组件分别连接在左右胫骨组件的下端，所述左右膝关节组件分别连接在左右胫骨组件的上端与左右股骨组件的下端，所述左右大腿组件分别连接在左右股骨组件的上端与髋关节组件之间；在所述左右膝关节组件处分别设置一四连杆机构，其下部两连杆的连接端分别与左右胫骨组件的上端相连接，其上部两连杆的连接端分别与左右股骨组件的下端相连接；且在该四连杆机构中设置有四根拉扯线、一永磁块和一磁导线圈，永磁块位于磁导线圈的内部，四根拉扯线的内侧端均与永磁块相连接，四根拉扯线的外侧端分别与该四连杆机构的四个连接点相连接，用于拉扯永磁块转动，以切割磁导线圈发电；以及在髋关节组件中还设置有一电能储存装置，所述磁导线圈通过连接线与该电能储存装置电性连接。
所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其中：所述左右足部组件中的脚板为弧形结构。
所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其中：所述左右足部组件的前后两端分别安装有减震弹簧。
所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其中：所述左右胫骨组件的内部分别设置有弹性机构。
所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其中：所述左右大腿组件的内部分别设置有传动机构和驱动电机，且所述驱动电机位于髋关节组件处。
所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其中：所述磁导线圈包括一扁圆环形磁铁和一漆包线圈，所述漆包线圈缠绕在扁圆环形磁铁上，所述漆包线圈通过连接线与电能储存装置电性连接。
一种双足机器人，包括腿部，该腿部设置为上述中任一项所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置。
本发明所提供的一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置，由于在膝关节处采用了四连杆机构，并利用四根拉扯线拉扯永磁块在磁导线圈中转动而发电，在有效缓震的同时，还能将机械能转换为电能进行储存，从而提高了双足机器人的稳定性，降低了双足机器人的能耗，延长了双足机器人的续航和作业能力，尤其适应复杂路面的行走。
附图说明
图1是本发明双足机器人腿部减震和能量回收装置实施例的结构示意图；
图2是本发明双足机器人腿部减震和能量回收装置实施例在不同场景下的状态示意图；
图3是本发明双足机器人腿部减震和能量回收装置实施例的发电原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式。
如图1所示，图1是本发明双足机器人腿部减震和能量回收装置实施例的结构示意图，该双足机器人的腿部减震和能量回收装置包括左右足部组件110、左右胫骨组件120、左右膝关节组件130、左右股骨组件140、左右大腿组件150和髋关节组件160；其中，所述左右足部组件110分别连接在左右胫骨组件120的下端，所述左右膝关节组件130分别连接在左右胫骨组件120的上端与左右股骨组件140的下端，所述左右大腿组件150分别连接在左右股骨组件140的上端与髋关节组件160之间。
本发明双足机器人的腿部减震和能量回收装置的改进点在于，结合图2所示，图2是本发明双足机器人腿部减震和能量回收装置实施例在多场景下的状态示意图，在所述左右膝关节组件130处分别设置一四连杆机构210，其下部两连杆的连接端分别与图1中的左右胫骨组件120的上端相连接，其上部两连杆的连接端分别与图1中的左右股骨组件140的下端相连接，不仅重量轻，而且承重能力大；且在该四连杆机构210中设置有四根拉扯线220、一永磁块230和一磁导线圈(图未示出)，所述永磁块230位于磁导线圈的内部，四根拉扯线220的内侧端均与永磁块230相连接，四根拉扯线220的外侧端分别与该四连杆机构210的四个连接点相连接，用于拉扯所述永磁块230转动，以切割磁导线圈发电；以及在图1中的髋关节组件160中还设置有一电能储存装置250，所述磁导线圈通过连接线240与该电能储存装置250电性连接。
如图2所示，状态(a)是在平整地面行走时的状态，状态(b)是在坑洼路面行走时前倾下压的状态，状态(c)是在坑洼路面行走时收腿的状态，状态(d)是未负载悬空时的状态；由此可见，双足机器人在复杂路面行走时，其整个腿部会有拉伸和下压的动作，所述四连杆机构210中的连杆在腿部拉伸和下压的同时被迫变形，通过拉扯线220拉扯永磁块230正向或反向转动，以切割磁导线圈发电，并将产生的电能通过连接线240存储在电能储存装置250中。
而且，因为所述四连杆机构210受力变形，其变形的过程也可以起到很好的减震作用，尤其是双足机器人行走在坑洼路面时，腿部的拉伸和下压动作的幅度越大，四连杆机构210受力变形的幅度也就越大，也就越能有效减震，以稳定双足机器人的重心，同时，还能将步颤的机械能转换为电能。
在本发明双足机器人腿部减震和能量回收装置的具体实施方式中，较好的是，所述左右足部组件110中的脚板采用弧形结构，以有效增大基础面积，增强双足机器人的稳定性；而且，所述左右足部组件110的前后两端分别安装有减震弹簧，以在前后两个方向能有效适应大小程度不同的坑洼路面，进一步提高双足机器人对复杂路面的适应能力。
较好的是，所述左右胫骨组件120的内部还分别设置有弹性机构，以进一步稳定双足机器人行走在坑洼路面时的重心；其实四连杆机构210可以满足双足机器人在平整地面上行走时的重心稳定性，但对于双足机器人在坑洼地面上行走时的重心稳定性要差些，当双足机器人行走在坑洼路面时，由于惯性双足机器人的重心会前倾，弹性机构可进一步缓冲其脚部触底后对脚部的反作用力，以进一步稳定双足机器人的重心。
具体的是，所述左右大腿组件150的内部分别设置有传动机构和驱动电机，且所述驱动电机位于髋关节组件160处。
结合图3所示，图3是本发明双足机器人腿部减震和能量回收装置实施例的发电原理示意图，具体的，前述磁导线圈包括一扁圆环形磁铁310和一漆包线圈320，所述漆包线圈320缠绕在扁圆环形磁铁310上，所述漆包线圈320通过图1中的连接线240与电能储存装置250电性连接。
基于上述双足机器人的腿部减震和能量回收装置，本发明还提出了一种双足机器人，包括腿部，该腿部采用了前述实施例中任一项所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，以提高双足机器人的稳定性，降低双足机器人的能耗。
应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种双足机器人的腿部减震和能量回收装置，包括左右足部组件、左右胫骨组件、左右膝关节组件、左右股骨组件、左右大腿组件和髋关节组件；其中，所述左右足部组件分别连接在左右胫骨组件的下端，所述左右膝关节组件分别连接在左右胫骨组件的上端与左右股骨组件的下端，所述左右大腿组件分别连接在左右股骨组件的上端与髋关节组件之间；其特征在于：在所述左右膝关节组件处分别设置一四连杆机构，其下部两连杆的连接端分别与左右胫骨组件的上端相连接，其上部两连杆的连接端分别与左右股骨组件的下端相连接；且在该四连杆机构中设置有四根拉扯线、一永磁块和一磁导线圈，永磁块位于磁导线圈的内部，四根拉扯线的内侧端均与永磁块相连接，四根拉扯线的外侧端分别与该四连杆机构的四个连接点相连接，用于拉扯永磁块转动，以切割磁导线圈发电；以及在髋关节组件中还设置有一电能储存装置，所述磁导线圈通过连接线与该电能储存装置电性连接。
2.根据权利要求1所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其特征在于：所述左右足部组件中的脚板为弧形结构。
3.根据权利要求1所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其特征在于：所述左右足部组件的前后两端分别安装有减震弹簧。
4.根据权利要求1所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其特征在于：所述左右胫骨组件的内部分别设置有弹性机构。
5.根据权利要求1所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其特征在于：所述左右大腿组件的内部分别设置有传动机构和驱动电机，且所述驱动电机位于髋关节组件处。
6.根据权利要求1所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置，其特征在于：所述磁导线圈包括一扁圆环形磁铁和一漆包线圈，所述漆包线圈缠绕在扁圆环形磁铁上，所述漆包线圈通过连接线与电能储存装置电性连接。
7.一种双足机器人，包括腿部，其特征在于，所述腿部设置为权利要求1至6中任一项所述的双足机器人的腿部减震和能量回收装置。
CN201710853193.9A 2017-09-20 2017-09-20 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置 Active CN107672686B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710853193.9A CN107672686B (zh) 2017-09-20 2017-09-20 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710853193.9A CN107672686B (zh) 2017-09-20 2017-09-20 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107672686A true CN107672686A (zh) 2018-02-09
CN107672686B CN107672686B (zh) 2019-09-20

Family

ID=61136699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710853193.9A Active CN107672686B (zh) 2017-09-20 2017-09-20 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107672686B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108657305A (zh) * 2018-06-12 2018-10-16 中国地质大学（武汉） 液态金属压力驱动型机器人关节及自发电装置
CN114633824A (zh) * 2022-03-22 2022-06-17 陇东学院 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2449413Y (zh) * 1999-06-09 2001-09-19 俞宏昇 永久磁能动力机
JP2002166062A (ja) * 2000-09-25 2002-06-11 Kansai Tlo Kk 二足歩行型ロボット
WO2003011535A1 (fr) * 2001-08-01 2003-02-13 Sony Corporation Robot mobile dote de jambes et procede de commande de fonctionnement de ce robot
CN101229826A (zh) * 2008-02-28 2008-07-30 清华大学 一种双足机器人的下肢机构
WO2013136149A4 (ru) * 2012-03-14 2014-01-03 Borysikhin Sergiy Anatol Evich Способ осуществления функций транспортного средства, как минимум, с одной переставляемой опорой и устройство для реализации этого способа
CN104890756A (zh) * 2015-06-09 2015-09-09 江苏科技大学 一种三维仿人双足步行机器人的机械结构及行走方法
CN105686930A (zh) * 2016-03-01 2016-06-22 芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司 一种连杆关节一体化液压驱动外骨骼

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2449413Y (zh) * 1999-06-09 2001-09-19 俞宏昇 永久磁能动力机
JP2002166062A (ja) * 2000-09-25 2002-06-11 Kansai Tlo Kk 二足歩行型ロボット
WO2003011535A1 (fr) * 2001-08-01 2003-02-13 Sony Corporation Robot mobile dote de jambes et procede de commande de fonctionnement de ce robot
CN101229826A (zh) * 2008-02-28 2008-07-30 清华大学 一种双足机器人的下肢机构
WO2013136149A4 (ru) * 2012-03-14 2014-01-03 Borysikhin Sergiy Anatol Evich Способ осуществления функций транспортного средства, как минимум, с одной переставляемой опорой и устройство для реализации этого способа
CN104890756A (zh) * 2015-06-09 2015-09-09 江苏科技大学 一种三维仿人双足步行机器人的机械结构及行走方法
CN105686930A (zh) * 2016-03-01 2016-06-22 芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司 一种连杆关节一体化液压驱动外骨骼

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王斌锐，许宏，金英连，徐心和: "双足机器人四连杆仿生膝关节的研究", 《机械设计》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108657305A (zh) * 2018-06-12 2018-10-16 中国地质大学（武汉） 液态金属压力驱动型机器人关节及自发电装置
CN114633824A (zh) * 2022-03-22 2022-06-17 陇东学院 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107672686B (zh) 2019-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60004302D1 (de) Schreitroboter mit Beinen
CN107672686A (zh) 一种双足机器人及其腿部减震和能量回收装置
CN111906752B (zh) 一种用于增强人体负载运输能力的无源外骨骼机器人
CN105235769B (zh) 仿生爬坡四足机器人
CN107551474A (zh) 一种适用于下肢患者的康复装置
CN107554641B (zh) 一种仿鸵鸟机器人行走机构
CN112896361A (zh) 一种具有重载缓振平稳功能的仿生双足行走机器人
CN106821688A (zh) 一种负重助走外骨骼
CN107042504B (zh) 一种具有能量回收再利用功能的增跳机械外骨骼系统及其增跳方法
Xiong et al. Multi-articular passive exoskeleton for reducing the metabolic cost during human walking
CN109077897A (zh) 一种液压驱动的踝关节助力装置
Nandy et al. Development of a robust microcontroller based intelligent prosthetic limb
CN209850913U (zh) 一种具有变轴线膝关节的下肢外骨骼
CN209008724U (zh) 一种软基螺旋滚筒推进器
CN111012554A (zh) 一种智能假肢膝关节
CN202859392U (zh) 人体负重减载器
CN102894642A (zh) 人体负重减载器
CN114392131A (zh) 一种基于能量存储的髋膝关节被动外骨骼助力装置
Chen et al. Design and implementation of knee-ankle exoskeleton for energy harvesting and walking assistance
CN202605675U (zh) 多功能沙包
US20160015531A1 (en) Structure of Tumble-Resistant Knee Joint
CN209059883U (zh) 一种具有能量收集功能的下肢康复装置
CN206745915U (zh) 篮球起跳力量训练器
CN206463094U (zh) 一种万向储能碳纤假脚
CN205031509U (zh) 迈步牵引器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant