CN109050707A - 一种步行机器人用髋关节机构 - Google Patents

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高建设
于干源
饶晓波
王保糖
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Zhengzhou University
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Zhengzhou University
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles 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
    • B62D57/032Vehicles 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

Abstract

一种步行机器人用髋关节机构,包括机架、大腿杆和转动机构,大腿杆一端与机架铰接,转动机构一端与机架连接,转动机构另一端与大腿杆中部铰接。本发明的技术效果为:本发明提供一种两自由度的转动关节机构,将平面两自由度机构转化为了两自由度转动输出,使机架具有较大的运动范围和灵活性,刚度和动力性能较好。驱动装置依次通过驱动杆、传动杆、大腿连杆驱动大腿杆运动,转矩大、负载能力强。本申请中驱动部分如电机等设置在机架上,不作为运动负载,机构运动惯量小,运动速度快,动态响应好。

Description

一种步行机器人用髋关节机构
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域,具体涉及一种两自由度并联髋关节机构。
背景技术
目前国内外机器人可以分为串联机器人和并联机器人,按运动机构可以分为轮式、腿式和履带式,各具有各自的优缺点。其中腿式机器人即步行机器人以其优越的机动性和复杂环境下的适应性得到了广泛的关注,对于步行机器人腿部结构、性能直接影响到整机性能。
目前国内外步行机器人髋关节多为串联形式,下级的驱动器安装在上级驱动的执行件上,这样加重了驱动的负载,刚度差、能耗大和动力学性能较差。
发明内容
本发明提供一种步行机器人用髋关节机构,解决现有的串联关节刚度差、能耗大和动力性能较差的技术问题,同时也解决了目前旋转直驱动力的转矩不足的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种步行机器人用髋关节机构,包括机架、大腿杆和转动机构,大腿杆一端与机架铰接,转动机构一端与机架连接,转动机构另一端与大腿杆中部铰接。
上述步行机器人用髋关节机构,转动机构包括两个驱动杆,每个驱动杆与均与一个传动杆一端铰接,两个传动杆另一端通过支耳铰接在同一个转轴上,两个支耳设置在同一个转轴上,转轴垂直且可转动地连接在大腿连杆上,大腿连杆与大腿杆中部铰接;两个驱动杆分别由驱动装置驱动转动。
上述步行机器人用髋关节机构,大腿杆一端通过虎克铰与机架铰接。
上述步行机器人用髋关节机构,虎克铰包括第一回转轴和第二回转轴,第一回转轴具第一回转线,第二回转轴可相对第一回转轴转动,第二回转轴呈 U 形,第二回转轴具有第二回转线,第一回转线与第二回转线正交并交于第二回转线中点。
上述步行机器人用髋关节机构,所述驱动装置为电机。
相对于现有技术,本发明的技术效果为:本发明提供一种两自由度的转动关节机构,将平面两自由度机构转化为了两自由度转动输出,使机架具有较大的运动范围和灵活性,刚度和动力性能较好。驱动装置依次通过驱动杆、传动杆、大腿连杆驱动大腿杆运动,转矩大、负载能力强。本申请中驱动部分如电机等设置在机架上,不作为运动负载,机构运动惯量小,运动速度快,动态响应好。
附图说明
图1为本发明的两自由度并联髋关节机构的立体图一;
图2为本发明的两自由度并联髋关节机构的立体图二;
图3为本发明的转轴的立体图;
图4为本发明的虎克铰的立体图。
图中,1、机架,2、大腿杆,3、驱动装置,4、驱动杆,5、传动杆,6、转轴,61、支耳,7、大腿连杆,8、虎克铰,81、第一回转轴,82、第二回转轴。
具体实施方式
一种两自由度并联髋关节机构,包括机架1、大腿杆2和转动机构,大腿杆2一端与机架1铰接,转动机构一端与机架1连接,转动机构另一端与大腿杆2中部铰接。
转动机构包括两个驱动杆4,每个驱动杆4与均与一个传动杆5一端铰接,两个传动杆5另一端通过支耳61铰接在同一个转轴6上,两个支耳61设置在同一个转轴6上,转轴6垂直且可转动地连接在大腿连杆7上,大腿连杆7与大腿杆2中部铰接;两个驱动杆4分别由驱动装置3驱动转动。驱动装置为电机。
大腿杆2一端通过虎克铰8与机架1铰接。
虎克铰8包括第一回转轴81和第二回转轴82,第一回转轴81具第一回转线,第二回转轴82可相对第一回转轴81转动,第二回转轴82呈 U 形,第二回转轴82具有第二回转线,第一回转线与第二回转线正交并交于第二回转线中点。
本发明的工作原理如下:电机驱动驱动杆转动,驱动杆转动带动传动杆摆动,传动杆通过转轴带动大腿连杆移动,大腿连杆移动带动大腿杆绕虎克铰转动。
以上的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种步行机器人用髋关节机构,其特征在于,包括机架(1)、大腿杆(2)和转动机构,大腿杆(2)一端与机架(1)铰接,转动机构一端与机架(1)连接,转动机构另一端与大腿杆(2)中部铰接。
2.根据权利要求1所述的步行机器人用髋关节机构,其特征在于,转动机构包括两个驱动杆(4),每个驱动杆(4)与均与一个传动杆(5)一端铰接,两个传动杆(5)另一端通过支耳(61)铰接在同一个转轴(6)上,两个支耳(61)设置在同一个转轴(6)上,转轴(6)垂直且可转动地连接在大腿连杆(7)上,大腿连杆(7)与大腿杆(2)中部铰接;两个驱动杆(4)分别由驱动装置(3)驱动转动。
3.根据权利要求1所述的步行机器人用髋关节机构,其特征在于,大腿杆(2)一端通过虎克铰(8)与机架(1)铰接。
4.根据权利要求3所述的步行机器人用髋关节机构,其特征在于,虎克铰(8)包括第一回转轴(81)和第二回转轴(82),第一回转轴(81)具第一回转线,第二回转轴(82)可相对第一回转轴(81)转动,第二回转轴(82)呈 U 形,第二回转轴(82)具有第二回转线,第一回转线与第二回转线正交并交于第二回转线中点。
5.根据权利要求2所述的步行机器人用髋关节机构,其特征在于,所述驱动装置(3)为电机。
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