CN117818797B - 一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人领域，具体为一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，包括：静平台，静平台下端部连接有连接块，连接块下端部连接有第一转动电机，第一转动电机输出轴连接有L型板，L型板侧端连接有第二转动电机，第二转动电机输出轴连接有安装板，安装板上端部连接有第三转动电机，第三转动电机输出轴连接有连杆；连杆侧端开设有第一螺纹槽和第二螺纹槽，连杆侧端套接有套管，套管内侧靠近上端部的位置固定连接有移动块，移动块与第一螺纹槽、第二螺纹槽相适配，连杆转动时，移动块能够带动套管在连杆侧端上、下移动；连杆下端部连接有弹簧，弹簧位于套管内部，弹簧下端部与套管底部连接；套管下端部通过连接组件连接有动平台。

Description

一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构

技术领域

本发明属于机器人领域，具体为一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构。

背景技术

腿式机器人运动灵活，地形适应能力强，可以很好地适应人类的生活环境，在服务领域有广阔的应用前景。腿式机器人的足端一般有两种设计，一种是和地面点接触的球形，另一种是和地面面接触的平板型。相比于球形足端设计，平板形设计可以让机器人在不加控制的情况下保持静态平衡，但是在运动过程中需要考虑足端的姿态并对其进行控制，增加了控制的复杂性，且需要增加控制足端姿态的电机。此外，现有的腿式机器人的弹跳功能主要依赖电机的动态性能，且弹跳高度不高。为此，我们提出一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，包括：

静平台，所述静平台下端部固定连接有连接块，所述连接块的下端部固定连接有第一转动电机，所述第一转动电机的输出轴处固定连接有L型板，所述L型板的侧端固定连接有第二转动电机，所述第二转动电机的输出轴处固定连接有安装板，所述安装板的上端部固定连接有第三转动电机，所述第三转动电机的输出轴竖直向下，所述第三转动电机的输出轴固定连接有连杆；

所述连杆的侧端开设有第一螺纹槽和第二螺纹槽，所述连杆的侧端套接有套管，所述套管内侧靠近上端部的位置固定连接有移动块，所述移动块与第一螺纹槽、第二螺纹槽相适配，连杆转动时，移动块能够带动套管在连杆侧端上、下移动；所述连杆的下端部固定连接有弹簧，所述弹簧位于套管内部，所述弹簧的下端部与套管的底部固定连接；

所述套管的下端部通过连接组件连接有动平台。

优选地，所述静平台的侧端固定连接有三个滑轨，每个所述滑轨的内侧均开设有滑槽，所述滑槽内滑动设置有滑块。

优选地，每个所述滑块的两侧端均固定安装球形连接件；所述动平台的上端部与三个滑轨相对应的位置均固定安装有固定块，所述固定块的两侧端也固定安装有球形连接件；所述滑块与动平台之间设置有六个连接杆，每个连接杆的两端分别与滑块上的球形连接件和固定块上的球形连接件球形连接。

优选地，所述第一电机和第二电机在水平方向上呈垂直状态设置，所述第二电机和第三转动电机在竖直方向上呈垂直状态设置。

优选地，所述第一螺纹槽和第二螺纹槽的槽形相同，但第一螺纹槽和第二螺纹槽的螺纹朝向相反。

优选地，所述移动块与套管之间连接有固定件，所述固定件的一端与套管的内壁固定连接，所述固定件远离套管的一端与移动块球形连接。

优选地，所述连接组件包括第一连接件、第二连接件以及万向节，所述第一连接件的侧端开设有两个第一通孔，所述第二连接件的侧端开设有两个第二通孔，所述万向节呈十字交叉型结构，所述万向节的左、右两端分别位于第一连接件的两个第一通孔内，且万向节与第一连接件的连接处安装有轴承，所述万向节的前、后两端分别与第二连接件的两个第二通孔内，且万向节与第二连接件的连接处也安装有轴承。

优选地，所述第一连接件的上端部与套管的下端部固定连接，所述第二连接件的下端部与动平台的上端部固定连接。

关于上述技术方案中涉及的名词、连接词或者形容词部分解释如下：

固定连接：是指将零件或部件固定后，没有任何相对运动的连接。其中分为可拆卸连接和不可拆卸连接两种。（1）可拆卸连接：利用螺杆、花键、楔销等将零部件固定在一起。这种连接方式在维修时可以拆卸，且不会损坏零件。但使用的连接件规格必须正确（如螺栓、键、楔销的长度），并紧固适当。（2）不可拆卸连接：主要指焊接、铆接和过榫配合等。由于维修或更换时需锻、锯或氧割才能拆卸，所以零配件一般不能二次使用。同时在连接时，应注意工艺质量、技术检测及补救措施（如校正、磨光等）。

本发明的有益效果：该机械腿机构中第一转动电机启动后能够带动动平台在水平方向上进行前、后摆动；第二转动电机启动后能够带动动平台在水平方向上进行左、右摆动；第三转动电机启动后能够带动连杆转动，从而使移动块在连杆的第一螺纹槽或第二螺纹槽内进行移动，移动块的移动会带动套管进行移动，从而带动动平台在竖直方向上进行上、下运动，套管内弹簧的设置是用于蓄能。同时由于套管与动平台之间通过能够前后摆动和左右摆动的连接组件来进行连接，使得机械腿在运动过程中能够保持动平台作为足端和地面保持平行，从而省去了控制足端姿态的电机，简化了控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例整体的结构示意图一；

图2是本发明实施例整体的结构示意图二；

图3是本发明实施例静平台和滑轨连接时的结构示意图；

图4是本发明实施例滑块及球形连接件的结构示意图；

图5是本发明实施例第一转动电机、第二转动电机、第三转动电机以及连杆的结构示意图；

图6是本发明实施例连杆的结构示意图；

图7是本发明实施例移动块与套管连接时的结构示意图；

图8是本发明实施例固定件的结构示意图；

图9是本发明实施例固定件与移动块连接时的结构示意图；

图10是本发明实施例连接组件的结构示意图；

图11是本发明实施例第一连接件的结构示意图；

图12是本发明实施例第二连接件的结构示意图；

图13是本发明实施例万向节的结构示意图。

附图标记：1、静平台；2、连接块；3、第一转动电机；4、L型板；5、第二转动电机；6、安装板；7、第三转动电机；8、连杆；9、第一螺纹槽；10、第二螺纹槽；11、套管；12、移动块；13、弹簧；14、连接组件；15、动平台；16、滑轨；17、滑槽；18、滑块；19、球形连接件；20、固定块；21、连接杆；22、固定件；23、第一连接件；24、第二连接件；25、万向节；26、第一通孔；27、第二通孔；28、轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，如图1-图13所示，包括：

静平台1，所述静平台1下端部固定连接有连接块2，所述连接块2的下端部固定连接有第一转动电机3，所述第一转动电机3的输出轴处固定连接有L型板4，所述L型板4的侧端固定连接有第二转动电机5，所述第二转动电机5的输出轴处固定连接有安装板6，所述安装板6的上端部固定连接有第三转动电机7，所述第三转动电机7的输出轴竖直向下，所述第三转动电机的输出轴固定连接有连杆8；

所述连杆8的侧端开设有第一螺纹槽9和第二螺纹槽10，所述连杆8的侧端套接有套管11，所述套管11内侧靠近上端部的位置固定连接有移动块12，所述移动块12与第一螺纹槽9、第二螺纹槽10相适配，连杆8转动时，移动块12能够带动套管11在连杆8侧端上、下移动；所述连杆8的下端部固定连接有弹簧13，所述弹簧13位于套管11内部，所述弹簧13的下端部与套管11的底部固定连接；

所述套管11的下端部通过连接组件14连接有动平台15。

该机械腿机构中第一转动电机3启动后能够带动动平台15在水平方向上进行前、后摆动；第二转动电机5启动后能够带动动平台15在水平方向上进行左、右摆动；第三转动电机7启动后能够带动连杆8转动，从而使移动块12在连杆8的第一螺纹槽9或第二螺纹槽10内进行移动，移动块12的移动会带动套管11进行移动，从而带动动平台15在竖直方向上进行上、下运动，套管11内弹簧13的设置是用于蓄能。

作为本发明的一种优选方案，如图1-图4所示，所述静平台1的侧端固定连接有三个滑轨16，每个所述滑轨16的内侧均开设有滑槽17，所述滑槽17内滑动设置有滑块18。每个所述滑块18的两侧端均固定安装球形连接件19；所述动平台15的上端部与三个滑轨16相对应的位置均固定安装有固定块20，所述固定块20的两侧端也固定安装有球形连接件19；所述滑块18与动平台15之间设置有六个连接杆21，每个连接杆21的两端分别与滑块18上的球形连接件19和固定块20上的球形连接件19球形连接。该装置中通过多根连杆8将动平台15与滑轨16进行连接，而连杆8与滑块18之间采用球形连接，同样的连杆8与动平台15上端部的固定块20之间也采用球形连接，多根连接的设置不仅能将动平台15与静平台1连接得更牢固，防止动平台15在运动过程中从套管11下端部脱落，还能通过多根连杆8来对动平台15进行限位，限制动平台15在摆动过程中的摆动幅度。

作为本发明的一种优选方案，如图5所示，所述第一电机和第二电机在水平方向上呈垂直状态设置，所述第二电机和第三转动电机在竖直方向上呈垂直状态设置。该装置中第一转动电机3用于带动动平台15在水平方向上进行前、后摆动；第二转动电机5用于带动动平台15在水平方向上进行左、右摆动；第三转动电机7用于带动动平台15在竖直方向上进行上、下运动。

作为本发明的一种优选方案，如图6所示，所述第一螺纹槽9和第二螺纹槽10的槽形相同，但第一螺纹槽9和第二螺纹槽10的螺纹朝向相反。第一螺纹槽9和第二螺纹槽10的设置是为了便于移动块12在连杆8上进行上、下移动；第一螺纹槽9和第二螺纹槽10的螺纹朝向相反，第三转动电机7启动后，移动块12会先在第一螺纹槽9内螺旋向下移动，当移动块12移动连杆8的底部时，移动块12会移动至第二螺纹槽10内，然后再螺旋向上移动；从而带动套管11在连杆8侧端上、下移动。

作为本发明的一种优选方案，如图7-图9所示，所述移动块12与套管11之间连接有固定件22，所述固定件22的一端与套管11的内壁固定连接，所述固定件22远离套管11的一端与移动块12球形连接。固定件22的设置是用于将移动块12与套管11进行连接，从而便于通过移动块12来带动套管11进行上、下移动；固定件22与移动块12之间采用球形连接，是因为移动块12在第一螺纹槽9、第二螺纹槽10内移动时会进行摆动，采用球形连接的连接方式才能使移动块12在第一螺纹槽9、第二螺纹槽10内进行螺旋移动。

作为本发明的一种优选方案，如图1、图10、图11、图12、图13所示，所述连接组件14包括第一连接件23、第二连接件24以及万向节25，所述第一连接件23的侧端开设有两个第一通孔26，所述第二连接件24的侧端开设有两个第二通孔27，所述万向节25呈十字交叉型结构，所述万向节25的左、右两端分别位于第一连接件23的两个第一通孔26内，且万向节25与第一连接件23的连接处安装有轴承28，所述万向节25的前、后两端分别与第二连接件24的两个第二通孔27内，且万向节25与第二连接件24的连接处也安装有轴承28；所述第一连接件23的上端部与套管11的下端部固定连接，所述第二连接件24的下端部与动平台15的上端部固定连接。连接组件14是用于将套管11与动平台15进行连接，连接组件14的结构包括第一连接件23、第二连接件24以及万向节25；由于万向节25的存在，使得第一连接件23和第二连接件24之间既能进行前、后摆动，也能进行左、右摆动；如果套管11与动平台15之间是固定连接，则套管11在进行前后摆动或左右摆动时，会使得动平台15随着套管11的摆动进行大幅度摆动；使得动平台15作为机械腿的足端在与地面接触时，动平台15的下端部不能与地面完全接触，从而会导致整个腿部机构倾倒。而套管11与动平台15之间采用连接组件14来进行连接，当第一转动电机3带动动平台15在水平方向上进行前、后摆动时，由于连接组件14的存在使得套管11与动平台15之间也能进行前、后摆动，同时由于动平台15受到重力的影响，使得动平台15的下端部在摆动的过程中，动平台15的下端部会始终竖直向下，从而能够有效的防止腿部机构的倾倒；同样的当第二转动电机5带动动平台15在水平方向上进行左、右摆动时，由于连接组件14的存在使得套管11与动平台15之间也能进行左、右摆动，同时由于动平台15受到重力的影响，使得动平台15的下端部在摆动的过程中，动平台15的下端部会始终竖直向下，从而能够有效的防止腿部机构的倾倒。

本发明的工作原理及使用流程：该装置在使用时通过启动第一转动电机3能够带动动平台15在水平方向上进行前、后摆动；通过启动第二转动电机5能够带动动平台15在水平方向上进行左、右摆动；通过启动第三转动电机7能够带动动平台15在竖直方向上进行上、下运动，同时套管11内的弹簧13能够来进行蓄能。而套管11与动平台15之间通过能够前后摆动和左右摆动的连接组件14来进行连接，使得机械腿在运动过程中能够保持动平台15作为足端和地面保持平行，从而省去了控制足端姿态的电机，简化了控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内容。

Claims (6)

1.一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，其特征在于，包括：

静平台（1），所述静平台（1）下端部固定连接有连接块（2），所述连接块（2）的下端部固定连接有第一转动电机（3），所述第一转动电机（3）的输出轴处固定连接有L型板（4），所述L型板（4）的侧端固定连接有第二转动电机（5），所述第二转动电机（5）的输出轴处固定连接有安装板（6），所述安装板（6）的上端部固定连接有第三转动电机（7），所述第三转动电机（7）的输出轴竖直向下，所述第三转动电机（7）的输出轴固定连接有连杆（8）；

所述连杆（8）的侧端开设有第一螺纹槽（9）和第二螺纹槽（10），所述连杆（8）的侧端套接有套管（11），所述套管（11）内侧靠近上端部的位置固定连接有移动块（12），所述移动块（12）与第一螺纹槽（9）、第二螺纹槽（10）相适配，连杆（8）转动时，移动块（12）能够带动套管（11）在连杆（8）侧端上、下移动；所述连杆（8）的下端部固定连接有弹簧（13），所述弹簧（13）位于套管（11）内部，所述弹簧（13）的下端部与套管（11）的底部固定连接；

所述套管（11）的下端部通过连接组件（14）连接有动平台（15）；

所述静平台（1）的侧端固定连接有三个滑轨（16），每个所述滑轨（16）的内侧均开设有滑槽（17），所述滑槽（17）内滑动设置有滑块（18）；

每个所述滑块（18）的两侧端均固定安装球形连接件（19）；所述动平台（15）的上端部与三个滑轨（16）相对应的位置均固定安装有固定块（20），所述固定块（20）的两侧端也固定安装有球形连接件（19）；所述滑块（18）与动平台（15）之间设置有六个连接杆（21），每个连接杆（21）的两端分别与滑块（18）上的球形连接件（19）和固定块（20）上的球形连接件（19）球形连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，其特征在于，所述第一转动电机（3）和第二转动电机（5）在水平方向上呈垂直状态设置，所述第二转动电机（5）和第三转动电机（7）在竖直方向上呈垂直状态设置。

3.根据权利要求2所述的一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，其特征在于，所述第一螺纹槽（9）和第二螺纹槽（10）的槽形相同，但第一螺纹槽（9）和第二螺纹槽（10）的螺纹朝向相反。

4.根据权利要求3所述的一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，其特征在于，所述移动块（12）与套管（11）之间连接有固定件（22），所述固定件（22）的一端与套管（11）的内壁固定连接，所述固定件（22）远离套管（11）的一端与移动块（12）球形连接。

5.根据权利要求4所述的一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，其特征在于，所述连接组件（14）包括第一连接件（23）、第二连接件（24）以及万向节（25），所述第一连接件（23）的侧端开设有两个第一通孔（26），所述第二连接件（24）的侧端开设有两个第二通孔（27），所述万向节（25）呈十字交叉型结构，所述万向节（25）的左、右两端分别位于第一连接件（23）的两个第一通孔（26）内，且万向节（25）与第一连接件（23）的连接处安装有轴承（28），所述万向节（25）的前、后两端分别与第二连接件（24）的两个第二通孔（27）内，且万向节（25）与第二连接件（24）的连接处也安装有轴承（28）。

6.根据权利要求5所述的一种具有蓄能弹跳功能的混联机械腿机构，其特征在于，所述第一连接件（23）的上端部与套管（11）的下端部固定连接，所述第二连接件（24）的下端部与动平台（15）的上端部固定连接。