CN114083516A - 一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人 - Google Patents

Abstract

一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，包括躯干、左臂、右臂、左腿及右腿；左臂设置在躯干的左上部，右臂设置在躯干的右上部，左臂和右臂均可执行扭臂动作、摆臂动作及曲臂动作；左腿设置在躯干的左下部，右腿设置在躯干的右下部，左腿和右腿均可执行扭腿动作、摆腿动作、曲腿动作及跳跃动作；在躯干顶部设置有头罩。本发明的具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，简化了关节设计，使机器人整体实现了轻量化，进一步降低了机器人的制造成本，通过其具有的跳跃能力，使其在复杂环境中的适应能力得到进一步提升。本发明可以模拟灵长类动物的动作，例如地面行走、地面奔跑、攀爬、摆荡、跳跃等动作，并且可以在不同运动模式间自由切换。

Description

一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，特别是涉及一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人。

背景技术

随着机械、电子、计算机、自动化、人工智能等技术的飞速发展，越来越多的仿生机器人出现生产生活中，而仿灵长类机器人作为仿生机器人中的重要一类，因其具有在多种地形条件的环境中改变运动模式的运动能力，已经越来越多的出现在危险特殊的工作场所以及军事国防等领域内。

现阶段，市面上已有的仿灵长类机器人，大多为模仿灵长类生物的关节布局为主要特征，且需要多个关节电机实现运动，导致这些仿灵长类机器人的质量较重，并且机器人的制造成本也居高不下，特别是已有的仿灵长类机器人都不具备跳跃能力，因此在复杂环境中的适应能力会被大大削弱。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，简化了关节设计，使机器人整体实现了轻量化，进一步降低了机器人的制造成本，通过其具有的跳跃能力，使其在复杂环境中的适应能力得到进一步提升。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，包括躯干、左臂、右臂、左腿及右腿；所述左臂设置在躯干的左上部，所述右臂设置在躯干的右上部，左臂和右臂均可执行扭臂动作、摆臂动作及曲臂动作；所述左腿设置在躯干的左下部，所述右腿设置在躯干的右下部，左腿和右腿均可执行扭腿动作、摆腿动作、曲腿动作及跳跃动作；在所述躯干顶部设置有头罩。

所述躯干包括躯干骨骼、高压气瓶、左臂扭转驱动电机、右臂扭转驱动电机、左腿扭转驱动电机及右腿扭转驱动电机；所述高压气瓶竖直固装在躯干骨骼内部；所述左臂扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的左肩部，且左臂扭转驱动电机的动力输出转轴水平朝左设置；所述右臂扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的右肩部，且右臂扭转驱动电机的动力输出转轴水平朝右设置；所述左臂扭转驱动电机与右臂扭转驱动电机的动力输出转轴同轴分布；所述左腿扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的左髋部，左腿扭转驱动电机的动力输出转轴竖直朝下设置；所述右腿扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的右髋部，右腿扭转驱动电机的动力输出转轴竖直朝下设置；所述左腿扭转驱动电机与右腿扭转驱动电机位于同一水平面内。

所述左臂与右臂结构相同且相对于躯干骨骼左右镜像对称，左臂/右臂包括肩部骨骼、大臂骨骼、小臂骨骼、手爪、大臂摆转驱动电机、小臂摆转驱动电机及手爪驱动机构；所述肩部骨骼固定连接在左臂扭转驱动电机/右臂扭转驱动电机的动力输出转轴上，肩部骨骼与左臂扭转驱动电机/右臂扭转驱动电机的动力输出转轴同步随动，肩部骨骼相对于躯干骨骼具有回转自由度；所述大臂摆转驱动电机固定安装在肩部骨骼上，大臂摆转驱动电机的动力输出转轴与左臂扭转驱动电机/右臂扭转驱动电机的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述大臂骨骼的后端与大臂摆转驱动电机的动力输出转轴固定连接，大臂骨骼与大臂摆转驱动电机的动力输出转轴同步随动，大臂骨骼相对于肩部骨骼具有摆转自由度；所述小臂摆转驱动电机固定安装在大臂骨骼的前端，小臂摆转驱动电机的动力输出转轴与大臂摆转驱动电机的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述小臂骨骼的后端与小臂摆转驱动电机的动力输出转轴固定连接，小臂骨骼与小臂摆转驱动电机的动力输出转轴同步随动，小臂骨骼相对于大臂骨骼具有摆转自由度；所述手爪设置在小臂骨骼的前端，所述手爪驱动机构设置在手爪与小臂骨骼之间。

所述手爪采用弯钩式结构，分为弯钩段和钩柄段；所述手爪的弯钩段与钩柄段衔接处通过第一铰接轴与小臂骨骼相铰接，手爪相对于第一铰接轴具有摆转自由度；所述手爪驱动机构包括手爪摆转驱动气缸及手爪摆转传动杆；所述手爪摆转驱动气缸同轴设置在小臂骨骼内部，手爪摆转驱动气缸的缸筒与小臂骨骼固定连接，手爪摆转驱动气缸活塞杆顶端通过第二铰接轴与手爪摆转传动杆一端相铰接，手爪摆转传动杆另一端通过第三铰接轴与手爪的钩柄段底端相铰接；在所述小臂骨骼上开设有导向滑槽，导向滑槽与手爪摆转驱动气缸相平行；所述第二铰接轴的端部延伸至导向滑槽内，第二铰接轴与导向滑槽之间设置有减摩轴承；所述手爪摆转驱动气缸与高压气瓶进行气动连接。

所述左腿和右腿结构相同且相对于躯干骨骼左右镜像对称，左腿/右腿包括第一髋部骨骼、第二髋部骨骼、大腿骨骼、小腿骨骼、脚部骨骼、大腿左右摆转驱动电机、大腿前后摆转驱动电机、弹跳执行气缸及曲腿执行机构；所述第一髋部骨骼固定连接在左腿扭转驱动电机/右腿扭转驱动电机的动力输出转轴上，第一髋部骨骼与左腿扭转驱动电机/右腿扭转驱动电机的动力输出转轴同步随动，第一髋部骨骼相对于躯干骨骼具有回转自由度；所述大腿左右摆转驱动电机固定安装在第一髋部骨骼的后部，且大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴水平朝前设置；所述第二髋部骨骼水平设置，第二髋部骨骼一端与大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴固定连接，第二髋部骨骼另一端通过销轴和轴承与第一髋部骨骼相铰接，且第二髋部骨骼和第一髋部骨骼的铰接销轴与大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴同轴分布；所述大腿前后摆转驱动电机固定连接在大腿骨骼上端，大腿前后摆转驱动电机的动力输出转轴与第二髋部骨骼固定连接，且大腿前后摆转驱动电机的动力输出转轴与大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述大腿骨骼下端通过第四铰接轴与小腿骨骼上端相铰接，小腿骨骼下端通过第五铰接轴与脚部骨骼相铰接；所述弹跳执行气缸平行固装在小腿骨骼后部，弹跳执行气缸的活塞杆朝下设置，在弹跳执行气缸的活塞杆端部固定设置有支撑头，支撑头顶撑在地面上；所述弹跳执行气缸与高压气瓶进行气动连接；所述曲腿执行机构设置在大腿骨骼与脚部骨骼之间。

所述曲腿执行机构包括曲腿执行驱动电机、传动盘、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、杠杆及第五连杆；所述曲腿执行驱动电机固定连接在大腿骨骼上端，曲腿执行驱动电机的动力输出转轴与大腿前后摆转驱动电机的动力输出转轴同轴分布；所述传动盘同轴固连在曲腿执行驱动电机的动力输出转轴上；所述第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆首尾相接构成平行四边形机构，所述传动盘与第二连杆固定连接；在所述第三连杆上设有外延段，第三连杆的外延段内端通过第六铰接轴与大腿骨骼相铰接；所述杠杆上端通过第七铰接轴与第三连杆的外延段外端相铰接，杠杆支点通过第八铰接轴与小腿骨骼相铰接，杠杆下端通过销轴和轴承与第五连杆上端相铰接，第五连杆下端通过第九铰接轴与脚部骨骼相铰接。

在所述脚部骨骼下方设置有前脚趾和后脚趾；所述前脚趾的根部及后脚趾的根部均通过第十铰接轴与脚部骨骼相铰接；所述前脚趾数量若干，若干前脚趾并列排布，若干前脚趾的自由端之间通过第一弹簧杆串联连接，且第一弹簧杆与前脚趾的穿装孔之间安装有减摩轴承，第一弹簧杆相对于前脚趾具有回转自由度；在所述第一弹簧杆与脚部骨骼之间并列设置有若干前减震器，前减震器的前端与第一弹簧杆相铰接，前减震器的后端与脚部骨骼相铰接；所述后脚趾数量若干，若干后脚趾并列排布，若干后脚趾的自由端之间通过第二弹簧杆串联连接，且第二弹簧杆与后脚趾的穿装孔之间安装有减摩轴承，第二弹簧杆相对于后脚趾具有回转自由度；在所述第二弹簧杆与脚部骨骼之间并列设置有若干后减震器，后减震器的前端与第二弹簧杆相铰接，后减震器的后端与脚部骨骼相铰接。

本发明的有益效果：

本发明的具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，简化了关节设计，使机器人整体实现了轻量化，进一步降低了机器人的制造成本，通过其具有的跳跃能力，使其在复杂环境中的适应能力得到进一步提升。

附图说明

图1为本发明的一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人的结构示意图；

图2为本发明的躯干的结构示意图；

图3为本发明的左臂的结构示意图；

图4为本发明的左腿的结构示意图；

图5为本发明的肩部骨骼和大臂摆转驱动电机的装配体结构示意图；

图6为本发明的大臂骨骼和小臂摆转驱动电机的装配体结构示意图；

图7为本发明的小臂骨骼、手爪和手爪摆转驱动气缸的装配体结构示意图；

图8为本发明的第一髋部骨骼和大腿左右摆转驱动电机的装配体结构示意图；

图9为本发明的第二髋部骨骼的结构示意图；

图10为本发明的大腿骨骼、大腿前后摆转驱动电机和曲腿执行驱动电机的装配体结构示意图；

图11为本发明的小腿骨骼和弹跳执行气缸的装配体结构示意图；

图12为本发明的脚部骨骼、前脚趾和后脚趾的装配体结构示意图；

图13为本发明的传动盘、第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆的装配体结构示意图；

图14为本发明的杠杆的结构示意图；

图15为本发明的第五连杆的结构示意图；

图中，I—躯干，II—左臂，III—右臂，IV—左腿，V—右腿，VI—头罩，1—躯干骨骼，2—高压气瓶，3—左臂扭转驱动电机，4—右臂扭转驱动电机，5—左腿扭转驱动电机，6—右腿扭转驱动电机，7—肩部骨骼，8—大臂骨骼，9—小臂骨骼，10—手爪，11—大臂摆转驱动电机，12—小臂摆转驱动电机，13—第一铰接轴，14—手爪摆转驱动气缸，15—手爪摆转传动杆，16—第二铰接轴，17—第三铰接轴，18—导向滑槽，19—第一髋部骨骼，20—第二髋部骨骼，21—大腿骨骼，22—小腿骨骼，23—脚部骨骼，24—大腿左右摆转驱动电机，25—大腿前后摆转驱动电机，26—弹跳执行气缸，27—第四铰接轴，28—第五铰接轴，29—曲腿执行驱动电机，30—传动盘，31—第一连杆，32—第二连杆，33—第三连杆，34—第四连杆，35—杠杆，36—第五连杆，37—第六铰接轴，38—第七铰接轴，39—第八铰接轴，40—第九铰接轴，41—前脚趾，42—后脚趾，43—第十铰接轴，44—第一弹簧杆，45—前减震器，46—第二弹簧杆，47—后减震器，48—支撑头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～15所示，一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，包括躯干I、左臂II、右臂III、左腿IV及右腿V；所述左臂II设置在躯干I的左上部，所述右臂III设置在躯干I的右上部，左臂II和右臂III均可执行扭臂动作、摆臂动作及曲臂动作；所述左腿IV设置在躯干I的左下部，所述右腿V设置在躯干I的右下部，左腿IV和右腿V均可执行扭腿动作、摆腿动作、曲腿动作及跳跃动作；在所述躯干I顶部设置有头罩VI。

所述躯干I包括躯干骨骼1、高压气瓶2、左臂扭转驱动电机3、右臂扭转驱动电机4、左腿扭转驱动电机5及右腿扭转驱动电机6；所述高压气瓶2竖直固装在躯干骨骼1内部；所述左臂扭转驱动电机3固定安装在躯干骨骼1的左肩部，且左臂扭转驱动电机3的动力输出转轴水平朝左设置；所述右臂扭转驱动电机4固定安装在躯干骨骼1的右肩部，且右臂扭转驱动电机4的动力输出转轴水平朝右设置；所述左臂扭转驱动电机3与右臂扭转驱动电机4的动力输出转轴同轴分布；所述左腿扭转驱动电机5固定安装在躯干骨骼1的左髋部，左腿扭转驱动电机5的动力输出转轴竖直朝下设置；所述右腿扭转驱动电机6固定安装在躯干骨骼1的右髋部，右腿扭转驱动电机6的动力输出转轴竖直朝下设置；所述左腿扭转驱动电机5与右腿扭转驱动电机6位于同一水平面内。

所述左臂II与右臂III结构相同且相对于躯干骨骼1左右镜像对称，左臂II/右臂III包括肩部骨骼7、大臂骨骼8、小臂骨骼9、手爪10、大臂摆转驱动电机11、小臂摆转驱动电机12及手爪驱动机构；所述肩部骨骼7固定连接在左臂扭转驱动电机3/右臂扭转驱动电机4的动力输出转轴上，肩部骨骼7与左臂扭转驱动电机3/右臂扭转驱动电机4的动力输出转轴同步随动，肩部骨骼7相对于躯干骨骼1具有回转自由度；所述大臂摆转驱动电机11固定安装在肩部骨骼7上，大臂摆转驱动电机11的动力输出转轴与左臂扭转驱动电机3/右臂扭转驱动电机4的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述大臂骨骼8的后端与大臂摆转驱动电机11的动力输出转轴固定连接，大臂骨骼8与大臂摆转驱动电机11的动力输出转轴同步随动，大臂骨骼8相对于肩部骨骼7具有摆转自由度；所述小臂摆转驱动电机12固定安装在大臂骨骼8的前端，小臂摆转驱动电机12的动力输出转轴与大臂摆转驱动电机11的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述小臂骨骼9的后端与小臂摆转驱动电机12的动力输出转轴固定连接，小臂骨骼9与小臂摆转驱动电机12的动力输出转轴同步随动，小臂骨骼9相对于大臂骨骼8具有摆转自由度；所述手爪10设置在小臂骨骼9的前端，所述手爪驱动机构设置在手爪10与小臂骨骼9之间。

所述手爪10采用弯钩式结构，分为弯钩段和钩柄段；所述手爪10的弯钩段与钩柄段衔接处通过第一铰接轴13与小臂骨骼9相铰接，手爪10相对于第一铰接轴13具有摆转自由度；所述手爪驱动机构包括手爪摆转驱动气缸14及手爪摆转传动杆15；所述手爪摆转驱动气缸14同轴设置在小臂骨骼9内部，手爪摆转驱动气缸14的缸筒与小臂骨骼9固定连接，手爪摆转驱动气缸14活塞杆顶端通过第二铰接轴16与手爪摆转传动杆15一端相铰接，手爪摆转传动杆15另一端通过第三铰接轴17与手爪10的钩柄段底端相铰接；在所述小臂骨骼9上开设有导向滑槽18，导向滑槽18与手爪摆转驱动气缸14相平行；所述第二铰接轴16的端部延伸至导向滑槽18内，第二铰接轴16与导向滑槽18之间设置有减摩轴承；所述手爪摆转驱动气缸14与高压气瓶2进行气动连接。

所述左腿IV和右腿V结构相同且相对于躯干骨骼1左右镜像对称，左腿IV/右腿V包括第一髋部骨骼19、第二髋部骨骼20、大腿骨骼21、小腿骨骼22、脚部骨骼23、大腿左右摆转驱动电机24、大腿前后摆转驱动电机25、弹跳执行气缸26及曲腿执行机构；所述第一髋部骨骼19固定连接在左腿扭转驱动电机5/右腿扭转驱动电机6的动力输出转轴上，第一髋部骨骼19与左腿扭转驱动电机5/右腿扭转驱动电机6的动力输出转轴同步随动，第一髋部骨骼19相对于躯干骨骼1具有回转自由度；所述大腿左右摆转驱动电机24固定安装在第一髋部骨骼19的后部，且大腿左右摆转驱动电机24的动力输出转轴水平朝前设置；所述第二髋部骨骼20水平设置，第二髋部骨骼20一端与大腿左右摆转驱动电机24的动力输出转轴固定连接，第二髋部骨骼20另一端通过销轴和轴承与第一髋部骨骼19相铰接，且第二髋部骨骼20和第一髋部骨骼19的铰接销轴与大腿左右摆转驱动电机24的动力输出转轴同轴分布；所述大腿前后摆转驱动电机25固定连接在大腿骨骼21上端，大腿前后摆转驱动电机25的动力输出转轴与第二髋部骨骼20固定连接，且大腿前后摆转驱动电机25的动力输出转轴与大腿左右摆转驱动电机24的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述大腿骨骼21下端通过第四铰接轴27与小腿骨骼22上端相铰接，小腿骨骼22下端通过第五铰接轴28与脚部骨骼23相铰接；所述弹跳执行气缸26平行固装在小腿骨骼22后部，弹跳执行气缸26的活塞杆朝下设置，在弹跳执行气缸26的活塞杆端部固定设置有支撑头48，支撑头48顶撑在地面上；所述弹跳执行气缸26与高压气瓶2进行气动连接；所述曲腿执行机构设置在大腿骨骼21与脚部骨骼23之间。

所述曲腿执行机构包括曲腿执行驱动电机29、传动盘30、第一连杆31、第二连杆32、第三连杆33、第四连杆34、杠杆35及第五连杆36；所述曲腿执行驱动电机29固定连接在大腿骨骼21上端，曲腿执行驱动电机29的动力输出转轴与大腿前后摆转驱动电机25的动力输出转轴同轴分布；所述传动盘30同轴固连在曲腿执行驱动电机29的动力输出转轴上；所述第一连杆31、第二连杆32、第三连杆33及第四连杆34首尾相接构成平行四边形机构，所述传动盘30与第二连杆32固定连接；在所述第三连杆33上设有外延段，第三连杆33的外延段内端通过第六铰接轴37与大腿骨骼21相铰接；所述杠杆35上端通过第七铰接轴38与第三连杆33的外延段外端相铰接，杠杆35支点通过第八铰接轴39与小腿骨骼22相铰接，杠杆35下端通过销轴和轴承与第五连杆36上端相铰接，第五连杆36下端通过第九铰接轴40与脚部骨骼23相铰接。

在所述脚部骨骼23下方设置有前脚趾41和后脚趾42；所述前脚趾41的根部及后脚趾42的根部均通过第十铰接轴43与脚部骨骼23相铰接；所述前脚趾41数量若干，若干前脚趾41并列排布，若干前脚趾41的自由端之间通过第一弹簧杆44串联连接，且第一弹簧杆44与前脚趾41的穿装孔之间安装有减摩轴承，第一弹簧杆44相对于前脚趾41具有回转自由度；在所述第一弹簧杆44与脚部骨骼23之间并列设置有若干前减震器45，前减震器45的前端与第一弹簧杆44相铰接，前减震器45的后端与脚部骨骼23相铰接；所述后脚趾42数量若干，若干后脚趾42并列排布，若干后脚趾42的自由端之间通过第二弹簧杆46串联连接，且第二弹簧杆46与后脚趾42的穿装孔之间安装有减摩轴承，第二弹簧杆46相对于后脚趾42具有回转自由度；在所述第二弹簧杆46与脚部骨骼23之间并列设置有若干后减震器47，后减震器47的前端与第二弹簧杆46相铰接，后减震器47的后端与脚部骨骼23相铰接。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

当机器人的左臂II/与右臂III需要整体进行扭转动作时，只需启动左臂扭转驱动电机3/右臂扭转驱动电机4即可，以使其动力输出转轴转动，并带动肩部骨骼7同步转动，进而可使肩部骨骼7绕着左臂扭转驱动电机3/右臂扭转驱动电机4的回转中心线进行转动，最终使左臂II/右臂III整体的扭转运动得以实现。

当机器人的左臂II/与右臂III内的大臂需要进行摆转动作时，只需启动大臂摆转驱动电机11即可，以使其动力输出转轴转动，并带动大臂骨骼8同步转动，进而可使大臂骨骼8绕着大臂摆转驱动电机11的回转中心线进行摆转运动。

当机器人的左臂II/与右臂III需要整体进行曲臂动作时，只需启动小臂摆转驱动电机12即可，以使其动力输出转轴转动，并带动小臂骨骼9同步转动，进而可使小臂骨骼9绕着小臂摆转驱动电机12的回转中心线进行摆转运动，最终使左臂II/与右臂III的曲臂动作得以实现。

当机器人需要进行翻爪动作时，只需启动手爪驱动机构内的手爪摆转驱动气缸14即可，通过控制手爪摆转驱动气缸14活塞杆的伸缩量，可以改变手爪摆转传动杆15的位置，而手爪摆转传动杆15通过其位置的改变，可同步带动手爪10绕第一铰接轴13实现摆转角度的改变，最终使翻爪动作得以实现。此外，手爪摆转驱动气缸14的活塞杆伸缩动作由高压气体进行驱动，而高压气体由高压气瓶2提供。

当机器人的左腿IV/右腿V需要整体进行扭转动作时，只需启动左腿扭转驱动电机5/右腿扭转驱动电机6即可，以使其动力输出转轴转动，并带动第一髋部骨骼19同步转动，进而可使第一髋部骨骼19绕着左腿扭转驱动电机5/右腿扭转驱动电机6的回转中心线进行转动，最终使左腿IV/右腿V整体的扭转运动得以实现。

当机器人的左腿IV/右腿V需要整体进行左右摆动时，只需启动大腿左右摆转驱动电机24即可，以使其动力输出转轴转动，并带动第二髋部骨骼20同步转动，进而可使第二髋部骨骼20绕着大腿左右摆转驱动电机24的回转中心线进行转动，最终使左腿IV/右腿V整体的左右摆动得以实现。

当机器人的左腿IV/右腿V需要整体进行前后摆动时，只需启动大腿前后摆转驱动电机25即可，以使其动力输出转轴转动，并带动大腿骨骼21同步转动，进而可使大腿骨骼21绕着大腿前后摆转驱动电机25的回转中心线进行摆转运动，最终使左腿IV/右腿V整体的前后摆动得以实现。

当机器人的左腿IV/右腿V需要整体进行曲腿动作时，只需启动曲腿执行驱动电机29即可，以使其动力输出转轴转动，并带动传动盘30同步转动，进而带动第一连杆31移动，根据平行四边形机构的运动规律可知，当第一连杆31运动时，可以把运动同步反馈给第二连杆32、第三连杆33和第四连杆34并带动三者联动，由于第三连杆33通过第六铰接轴37与大腿骨骼21相铰接，因此第三连杆33的运动可以看作是绕第六铰接轴37的摆转运动；随着第三连杆33的摆转运动，会同步带动杠杆35绕其支点处的第八铰接轴39进行摆转，此时的第三连杆33、杠杆35、小腿骨骼22及大腿骨骼21也构成了第二个平行四边形机构；随着杠杆35的摆转运动，会同步带动第五连杆36移动，此时的第五连杆36、脚部骨骼23、小腿骨骼22及杠杆35则构成了第三个平行四边形机构，而第五连杆36的移动会使这第三个平行四边形机构进行联动变形。因此，传动盘30的旋转运动最终转换为上下三个平行四边形机构的同步联动变形，进而实现小腿骨骼22与大腿骨骼21之间夹角的调整，通过减小小腿骨骼22与大腿骨骼21之间夹角，便可左腿IV/右腿V的曲腿动作得以实现。

当机器人需要进行跳跃动作时，只需启动弹跳执行气缸26即可，其启动时所需的高压气体直接由高压气瓶2提供，并控制弹跳执行气缸26的活塞杆快速向下伸出，由于弹跳执行气缸26的活塞杆端部通过支撑头48顶撑在地面上，因此弹跳执行气缸26活塞杆对地面的推力会转化为缸筒向上的反作用力，而该反作用力会同步传递给机器人，并转换为机器人跳跃的动力。当机器人跳跃腾空后，弹跳执行气缸26的活塞杆快速回缩复位，当机器人落地后，脚部位置处的第一弹簧杆44、第二弹簧杆46、前减震器45和后减震器47共同进行缓冲减震。

通过左臂扭转驱动电机3、右臂扭转驱动电机4、大臂摆转驱动电机11、小臂摆转驱动电机12、手爪摆转驱动气缸14、左腿扭转驱动电机5、右腿扭转驱动电机6、大腿左右摆转驱动电机24、大腿前后摆转驱动电机25及曲腿执行驱动电机29的整体联动，便可以模拟灵长类动物的动作，例如地面行走、地面奔跑、攀爬、摆荡、跳跃等动作，通过运动模式的切换，可有效提高机器人在复杂环境中的适应能力。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，其特征在于：包括躯干、左臂、右臂、左腿及右腿；所述左臂设置在躯干的左上部，所述右臂设置在躯干的右上部，左臂和右臂均可执行扭臂动作、摆臂动作及曲臂动作；所述左腿设置在躯干的左下部，所述右腿设置在躯干的右下部，左腿和右腿均可执行扭腿动作、摆腿动作、曲腿动作及跳跃动作；在所述躯干顶部设置有头罩。

2.根据权利要求1所述的一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，其特征在于：所述躯干包括躯干骨骼、高压气瓶、左臂扭转驱动电机、右臂扭转驱动电机、左腿扭转驱动电机及右腿扭转驱动电机；所述高压气瓶竖直固装在躯干骨骼内部；所述左臂扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的左肩部，且左臂扭转驱动电机的动力输出转轴水平朝左设置；所述右臂扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的右肩部，且右臂扭转驱动电机的动力输出转轴水平朝右设置；所述左臂扭转驱动电机与右臂扭转驱动电机的动力输出转轴同轴分布；所述左腿扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的左髋部，左腿扭转驱动电机的动力输出转轴竖直朝下设置；所述右腿扭转驱动电机固定安装在躯干骨骼的右髋部，右腿扭转驱动电机的动力输出转轴竖直朝下设置；所述左腿扭转驱动电机与右腿扭转驱动电机位于同一水平面内。

3.根据权利要求2所述的一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，其特征在于：所述左臂与右臂结构相同且相对于躯干骨骼左右镜像对称，左臂/右臂包括肩部骨骼、大臂骨骼、小臂骨骼、手爪、大臂摆转驱动电机、小臂摆转驱动电机及手爪驱动机构；所述肩部骨骼固定连接在左臂扭转驱动电机/右臂扭转驱动电机的动力输出转轴上，肩部骨骼与左臂扭转驱动电机/右臂扭转驱动电机的动力输出转轴同步随动，肩部骨骼相对于躯干骨骼具有回转自由度；所述大臂摆转驱动电机固定安装在肩部骨骼上，大臂摆转驱动电机的动力输出转轴与左臂扭转驱动电机/右臂扭转驱动电机的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述大臂骨骼的后端与大臂摆转驱动电机的动力输出转轴固定连接，大臂骨骼与大臂摆转驱动电机的动力输出转轴同步随动，大臂骨骼相对于肩部骨骼具有摆转自由度；所述小臂摆转驱动电机固定安装在大臂骨骼的前端，小臂摆转驱动电机的动力输出转轴与大臂摆转驱动电机的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述小臂骨骼的后端与小臂摆转驱动电机的动力输出转轴固定连接，小臂骨骼与小臂摆转驱动电机的动力输出转轴同步随动，小臂骨骼相对于大臂骨骼具有摆转自由度；所述手爪设置在小臂骨骼的前端，所述手爪驱动机构设置在手爪与小臂骨骼之间。

4.根据权利要求3所述的一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，其特征在于：所述手爪采用弯钩式结构，分为弯钩段和钩柄段；所述手爪的弯钩段与钩柄段衔接处通过第一铰接轴与小臂骨骼相铰接，手爪相对于第一铰接轴具有摆转自由度；所述手爪驱动机构包括手爪摆转驱动气缸及手爪摆转传动杆；所述手爪摆转驱动气缸同轴设置在小臂骨骼内部，手爪摆转驱动气缸的缸筒与小臂骨骼固定连接，手爪摆转驱动气缸活塞杆顶端通过第二铰接轴与手爪摆转传动杆一端相铰接，手爪摆转传动杆另一端通过第三铰接轴与手爪的钩柄段底端相铰接；在所述小臂骨骼上开设有导向滑槽，导向滑槽与手爪摆转驱动气缸相平行；所述第二铰接轴的端部延伸至导向滑槽内，第二铰接轴与导向滑槽之间设置有减摩轴承；所述手爪摆转驱动气缸与高压气瓶进行气动连接。

5.根据权利要求2所述的一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，其特征在于：所述左腿和右腿结构相同且相对于躯干骨骼左右镜像对称，左腿/右腿包括第一髋部骨骼、第二髋部骨骼、大腿骨骼、小腿骨骼、脚部骨骼、大腿左右摆转驱动电机、大腿前后摆转驱动电机、弹跳执行气缸及曲腿执行机构；所述第一髋部骨骼固定连接在左腿扭转驱动电机/右腿扭转驱动电机的动力输出转轴上，第一髋部骨骼与左腿扭转驱动电机/右腿扭转驱动电机的动力输出转轴同步随动，第一髋部骨骼相对于躯干骨骼具有回转自由度；所述大腿左右摆转驱动电机固定安装在第一髋部骨骼的后部，且大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴水平朝前设置；所述第二髋部骨骼水平设置，第二髋部骨骼一端与大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴固定连接，第二髋部骨骼另一端通过销轴和轴承与第一髋部骨骼相铰接，且第二髋部骨骼和第一髋部骨骼的铰接销轴与大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴同轴分布；所述大腿前后摆转驱动电机固定连接在大腿骨骼上端，大腿前后摆转驱动电机的动力输出转轴与第二髋部骨骼固定连接，且大腿前后摆转驱动电机的动力输出转轴与大腿左右摆转驱动电机的动力输出转轴在空间上相互垂直；所述大腿骨骼下端通过第四铰接轴与小腿骨骼上端相铰接，小腿骨骼下端通过第五铰接轴与脚部骨骼相铰接；所述弹跳执行气缸平行固装在小腿骨骼后部，弹跳执行气缸的活塞杆朝下设置，在弹跳执行气缸的活塞杆端部固定设置有支撑头，支撑头顶撑在地面上；所述弹跳执行气缸与高压气瓶进行气动连接；所述曲腿执行机构设置在大腿骨骼与脚部骨骼之间。

6.根据权利要求5所述的一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，其特征在于：所述曲腿执行机构包括曲腿执行驱动电机、传动盘、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、杠杆及第五连杆；所述曲腿执行驱动电机固定连接在大腿骨骼上端，曲腿执行驱动电机的动力输出转轴与大腿前后摆转驱动电机的动力输出转轴同轴分布；所述传动盘同轴固连在曲腿执行驱动电机的动力输出转轴上；所述第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆首尾相接构成平行四边形机构，所述传动盘与第二连杆固定连接；在所述第三连杆上设有外延段，第三连杆的外延段内端通过第六铰接轴与大腿骨骼相铰接；所述杠杆上端通过第七铰接轴与第三连杆的外延段外端相铰接，杠杆支点通过第八铰接轴与小腿骨骼相铰接，杠杆下端通过销轴和轴承与第五连杆上端相铰接，第五连杆下端通过第九铰接轴与脚部骨骼相铰接。

7.根据权利要求5所述的一种具有跳跃能力的仿灵长类多运动模式机器人，其特征在于：在所述脚部骨骼下方设置有前脚趾和后脚趾；所述前脚趾的根部及后脚趾的根部均通过第十铰接轴与脚部骨骼相铰接；所述前脚趾数量若干，若干前脚趾并列排布，若干前脚趾的自由端之间通过第一弹簧杆串联连接，且第一弹簧杆与前脚趾的穿装孔之间安装有减摩轴承，第一弹簧杆相对于前脚趾具有回转自由度；在所述第一弹簧杆与脚部骨骼之间并列设置有若干前减震器，前减震器的前端与第一弹簧杆相铰接，前减震器的后端与脚部骨骼相铰接；所述后脚趾数量若干，若干后脚趾并列排布，若干后脚趾的自由端之间通过第二弹簧杆串联连接，且第二弹簧杆与后脚趾的穿装孔之间安装有减摩轴承，第二弹簧杆相对于后脚趾具有回转自由度；在所述第二弹簧杆与脚部骨骼之间并列设置有若干后减震器，后减震器的前端与第二弹簧杆相铰接，后减震器的后端与脚部骨骼相铰接。

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