CN209870594U - 机械关节行走仿真机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机械关节行走仿真机构，包括：肩关节，大腿关节，小腿关节、脚掌和电气检测系统，肩关节包括肩上端和肩下端，肩上端铰接于仿生躯干底部，大腿关节包括大腿上端和大腿下端，大腿上端铰接于肩下端底部，小腿关节包括小腿上端和小腿下端，小腿上端铰接于大腿下端底部，脚掌包括脚掌上端和和脚掌下端，脚掌上端铰接于小腿下端底部。本实用新型所述的机械关节行走仿真机构，整体机构由两组销轴与躯干铰接在一起，采用肩关节、大腿关节、小腿关节和脚掌，以及对应的四组油缸驱动对应的关节，实现站立、行走、跃起动作，驱动结构可靠，能够真实仿生出腿部的运动状态，适用于主题公园、广场及特殊场合等巡游演艺领域。

Description

机械关节行走仿真机构

技术领域

本实用新型涉及仿生机械领域，具体而言，尤其涉及一种大型巡游演艺机械马的腿部行走机构，

背景技术

目前，在一些旅游胜地出现了很多可观赏的动物仿真机械类的娱乐设备或者巡游演出用演艺设备，在现有的游乐演艺设备中，对于动物机械造型中腿部一种是采用静态形式，各个关节采用整体模式，无相对运动，如旋转木马，不具备观赏性和游乐行。

还有一种是采用凸轮连杆机构进行仿真行走，该种形式机构复杂，在安装、制造、控制等方面不够完善和便捷，损坏率高，并且其运动过程中缺少真实性。

发明内容

根据上述提出现有仿生腿部无相对运动，或采用凸轮连杆机构进行仿真行走，在安装、制造、控制等方面不够完善和便捷，损坏率高的技术问题，而提供一种机械关节行走仿真机构。本实用新型主要利用各关节以及对应的控制油缸，从而实现腿部的站立、行走、跃起等姿态。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种机械关节行走仿真机构，包括：

肩关节，包括肩上端和肩下端，所述肩上端铰接于仿生躯干底部，且在肩关节驱动油缸的驱动下，控制所述肩关节相对所述仿生躯干转动；

大腿关节，包括大腿上端和大腿下端，所述大腿上端铰接于所述肩下端底部，且在大腿关节驱动油缸的驱动下，控制所述大腿关节相对所述肩关节的肩下端转动；

小腿关节，包括小腿上端和小腿下端，所述小腿上端铰接于所述大腿下端底部，且在小腿关节驱动油缸的驱动下，控制所述小腿关节相对所述大腿关节的大腿下端转动；

脚掌，包括脚掌上端和和脚掌下端，所述脚掌上端铰接于所述小腿下端底部，且在脚掌驱动油缸的驱动下，控制所述脚掌相对所述小腿关节的小腿下端转动，使所述脚掌下端在地面行走。

进一步地，所述肩关节驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述仿生躯干底部，缸体底部铰接于所述肩关节中部；所述大腿关节驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述大腿关节下部，缸体底部铰接于所述肩关节下部；所述小腿关节驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述小腿关节上端，缸体底部铰接于所述大腿关节上部；所述脚掌驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述脚掌底部，缸体底部铰接于所述小腿关节下部。

进一步地，所述仿生躯干、肩关节、大腿关节、小腿关节和脚掌依次通过铰接机构连接，所述铰接机构包括上关节、下关节、第一销轴、角度检测限位销、角度检测装置和检测支架；上端的所述上关节和下端的所述下关节通过第一销轴铰接，所述第一销轴端部设有角度检测限位销，且在所述角度检测限位销外侧通过检测支架设有角度检测装置，所述检测支架设于所述下关节上。

进一步地，所述第一销轴贯穿所述上关节和下关节的销孔，且在所述上关节的销孔外侧设有用于固定所述第一销轴的轴端挡板；所述下关节的销孔内设有支撑所述第一销轴旋转的自润滑轴承。

进一步地，所述的大腿关节和小腿关节的铰接位置还设有膝盖上拉杆和膝盖下拉杆，所述大腿关节的大腿下端为弯折板，所述小腿关节的小腿上端为安装座，所述弯折板下端和所述安装座上端铰接，所述膝盖上拉杆上端铰接于所述大腿关节的弯折板上端，下端铰接于所述膝盖下拉杆的一端，且所述膝盖下拉杆的另一端铰接于所述小腿关节的安装座下端，使弯折板、膝盖上拉杆、膝盖下拉杆和安装座形成四边形，且所述四边形受力形状会发生变化。

进一步地，所述大腿关节驱动油缸的缸体通过肩下端安装座设于所述肩关节上，且所述肩下端安装座位于肩关节从下至上三分之一长度位置；所述大腿关节驱动油缸的伸缩杆通过大腿下端安装座设于所述大腿关节上，所述小腿关节驱动油缸的缸体通过大腿上端安装座设于所述大腿关节上，且所述大腿下端安装座位于所述大腿关节从下至上五分之一长度位置，所述大腿上端安装座位于所述大腿关节从下至上五分之四长度位置。

进一步地，所述肩关节、大腿关节、小腿关节和脚掌包括管材骨架和箱型结构，且所述管材骨架用于支撑及传动，在所述管材骨架外侧围有板材形成箱型结构。

与现有技术相比较，本实用新型所述的机械关节行走仿真机构，整体机构由两组销轴与躯干铰接在一起，采用肩关节、大腿关节、小腿关节和脚掌，以及对应的四组油缸驱动对应的关节，实现站立、行走、跃起动作，驱动结构可靠，能够真实仿生出腿部的运动状态，适用于主题公园、广场及特殊场合等巡游演艺领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型机械关节行走仿真机构腿部站立的组成示意图。

图2为本实用新型腿部各个关节铰接机构示意图。

图3为本实用新型腿部膝盖拉杆示意图。

图中：1、肩关节，2、大腿关节，3、小腿关节，4、脚掌，5、肩关节驱动油缸，6、大腿关节驱动油缸，7、小腿关节驱动油缸，8、脚掌驱动油缸，9、膝盖上拉杆，10、膝盖下拉杆，11、电气检测系统，12、第二销轴；

101、上关节，102、下关节，103、第一销轴，104、自润滑轴承，105、轴端挡板，106、角度检测限位销，107、角度检测装置，108、检测支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种机械关节行走仿真机构，包括：肩关节1，大腿关节2，小腿关节3、脚掌4和电气检测系统11，所述肩关节1包括肩上端和肩下端，所述肩上端铰接于仿生躯干底部，且在肩关节驱动油缸5的驱动下，控制所述肩关节1相对所述仿生躯干转动；所述大腿关节2包括大腿上端和大腿下端，所述大腿上端铰接于所述肩下端底部，且在大腿关节驱动油缸6的驱动下，控制所述大腿关节2相对所述肩关节1的肩下端转动；所述小腿关节3包括小腿上端和小腿下端，所述小腿上端铰接于所述大腿下端底部，且在小腿关节驱动油缸7的驱动下，控制所述小腿关节3相对所述大腿关节2的大腿下端转动；所述脚掌4包括脚掌上端和和脚掌下端，所述脚掌上端铰接于所述小腿下端底部，且在脚掌驱动油缸8的驱动下，控制所述脚掌4相对所述小腿关节3的小腿下端转动，使所述脚掌下端在地面行走，由此构成整体腿部。

在本实用新型的实施方式中，所述肩关节1、大腿关节2、小腿关节3和脚掌4包括管材骨架和箱型结构，且所述管材骨架用于支撑及传动，在所述管材骨架外侧围有板材形成箱型结构。

在本实用新型的实施方式中，所述肩关节驱动油缸5的伸缩杆前端铰接于所述仿生躯干底部，缸体底部铰接于所述肩关节1中部，肩关节1的动作实现由肩关节驱动油缸5完成，当肩关节驱动油缸5进行伸缩动作时，肩关节1便会实现前后摆动。

所述大腿关节驱动油缸6的伸缩杆前端铰接于所述大腿关节2下部，缸体底部铰接于所述肩关节1下部；所述小腿关节驱动油缸7的伸缩杆前端铰接于所述小腿关节3上端，缸体底部铰接于所述大腿关节2上部；所述脚掌驱动油缸8的伸缩杆前端铰接于所述脚掌4底部，缸体底部铰接于所述小腿关节3下部。

优选的，所述大腿关节驱动油缸6的缸体通过肩下端安装座设于所述肩关节1上，且所述肩下端安装座位于肩关节1从下至上三分之一长度位置；所述大腿关节驱动油缸6的伸缩杆通过大腿下端安装座设于所述大腿关节2上，所述小腿关节驱动油缸7的缸体通过大腿上端安装座设于所述大腿关节2上，且所述大腿下端安装座位于所述大腿关节2从下至上五分之一长度位置，所述大腿上端安装座位于所述大腿关节2从下至上五分之四长度位置。

在本实用新型的实施方式中，各个关节的连接铰耳位置和各个油缸的安装铰耳位置均经过严格的计算和排布，以实现腿部的站立、行走、跃起等姿态。

在本实用新型的实施方式中，所述仿生躯干、肩关节1、大腿关节2、小腿关节3和脚掌4依次通过铰接机构连接，所述铰接机构包括上关节101、下关节102、第一销轴103、角度检测限位销106、角度检测装置107和检测支架108；上端的所述上关节101和下端的所述下关节102通过第一销轴103铰接，所述第一销轴103端部设有角度检测限位销106，且在所述角度检测限位销106外侧通过检测支架108设有角度检测装置107，所述检测支架108设于所述下关节102上，如图2所示。

所述角度检测限位销106、角度检测装置107和检测支架108组成电气检测系统11，实现角度检测，控制肩关节1、大腿关节2、小腿关节3和脚掌4的运动位置，该检测系统能够随时检测各个关节相对上节的转角数值，起到安全保护和提供信号的作用。

所述第一销轴103贯穿所述上关节101和下关节102的销孔，且在所述上关节101的销孔外侧设有用于固定所述第一销轴103的轴端挡板105；所述下关节102的销孔内设有支撑所述第一销轴103旋转的自润滑轴承104，对销轴起到润滑作用，减少轴的磨损，第一销轴103采用轴端挡板105的形式进行限位，在第一销轴103一端螺纹安装角度检测限位销106，该销与检测支,108上的角度检测装置107相连，当上关节101和下关节102做相对转动时，通过角度检测装置107控制转角范围。

在本实用新型的实施方式中，所述的大腿关节2和小腿关节3的铰接位置还设有膝盖上拉杆9和膝盖下拉杆10，所述大腿关节2的大腿下端为弯折板，所述小腿关节3的小腿上端为安装座，所述弯折板下端和所述安装座上端铰接，所述膝盖上拉杆9上端铰接于所述大腿关节2的弯折板上端，下端铰接于所述膝盖下拉杆10的一端，且所述膝盖下拉杆10的另一端铰接于所述小腿关节3的安装座下端，使弯折板、膝盖上拉杆9、膝盖下拉杆10和安装座形成四边形，且所述四边形受力形状会发生变化，如图3所示。

在本实用新型的实施方式中，所述肩关节1的肩上端和肩下端分别为铰耳，肩关节1上方铰耳与躯干通过销轴连接，下方铰耳与大腿关节通过销轴连接，所述肩下端安装座为铰耳，所述肩关节驱动油缸5的缸体铰接于所述肩关节1上的铰耳。

所述弯折板下端，即大腿关节2的最低部为铰耳，且该铰耳与小腿关节3通过销轴连接，所述小腿下端，即所述小腿关节的最下方为铰耳，且该铰耳与脚掌4通过销轴连接。

在本实用新型的实施方式中，腿部膝盖连接，膝盖上拉杆9为整体焊接的箱型结构，一端与大腿关节2采用第二销轴12连接，另一端与两个膝盖下拉杆10采用短轴连接，膝盖下拉杆10的另一端与小腿关节3通过第二销轴12连接，这样，大腿关节2、小腿关节3、膝盖上拉杆9、膝盖下拉杆10构成四连杆机构，当小腿驱动油缸7伸缩时，膝盖上拉杆9和膝盖下拉杆10同时做运动，实现膝盖的弯曲，与动物的实际屈膝动作相吻合，给予视觉上的美感。

本实用新型所述的机械关节行走仿真机构，整体机构由两组销轴与躯干铰接在一起，通过四组油缸驱动对应的关节，实现站立、行走、跃起动作，实现动物造型的可观赏性和娱乐性，肩关节1，用于连接躯干主体；大腿关节2，用于连接肩部关节1；小腿关节3，用于连接大腿关节2；脚掌4，用于连接小腿关节3；油缸分别驱动对应的关节，在各个油缸的行程内实现所需动作；膝盖上拉杆9、膝盖下拉杆10用于实现膝盖处折弯动作；电气检测系统11用于检测各关节相对运动位置，以此提供信号给液压系统，实现站立、行走、跃起等不同姿态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种机械关节行走仿真机构，其特征在于，包括：

肩关节，包括肩上端和肩下端，所述肩上端铰接于仿生躯干底部，且在肩关节驱动油缸的驱动下，控制所述肩关节相对所述仿生躯干转动；

大腿关节，包括大腿上端和大腿下端，所述大腿上端铰接于所述肩下端底部，且在大腿关节驱动油缸的驱动下，控制所述大腿关节相对所述肩关节的肩下端转动；

小腿关节，包括小腿上端和小腿下端，所述小腿上端铰接于所述大腿下端底部，且在小腿关节驱动油缸的驱动下，控制所述小腿关节相对所述大腿关节的大腿下端转动；

脚掌，包括脚掌上端和和脚掌下端，所述脚掌上端铰接于所述小腿下端底部，且在脚掌驱动油缸的驱动下，控制所述脚掌相对所述小腿关节的小腿下端转动，使所述脚掌下端在地面行走。

2.根据权利要求1所述的机械关节行走仿真机构，其特征在于，

所述肩关节驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述仿生躯干底部，缸体底部铰接于所述肩关节中部；

所述大腿关节驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述大腿关节下部，缸体底部铰接于所述肩关节下部；

所述小腿关节驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述小腿关节上端，缸体底部铰接于所述大腿关节上部；

所述脚掌驱动油缸的伸缩杆前端铰接于所述脚掌底部，缸体底部铰接于所述小腿关节下部。

3.根据权利要求1所述的机械关节行走仿真机构，其特征在于，

所述仿生躯干、肩关节、大腿关节、小腿关节和脚掌依次通过铰接机构连接，所述铰接机构包括上关节、下关节、第一销轴、角度检测限位销、角度检测装置和检测支架；

上端的所述上关节和下端的所述下关节通过第一销轴铰接，所述第一销轴端部设有角度检测限位销，且在所述角度检测限位销外侧通过检测支架设有角度检测装置，所述检测支架设于所述下关节上。

4.根据权利要求3所述的机械关节行走仿真机构，其特征在于，

所述第一销轴贯穿所述上关节和下关节的销孔，且在所述上关节的销孔外侧设有用于固定所述第一销轴的轴端挡板；

所述下关节的销孔内设有支撑所述第一销轴旋转的自润滑轴承。

5.根据权利要求1所述的机械关节行走仿真机构，其特征在于，

所述的大腿关节和小腿关节的铰接位置还设有膝盖上拉杆和膝盖下拉杆，所述大腿关节的大腿下端为弯折板，所述小腿关节的小腿上端为安装座，所述弯折板下端和所述安装座上端铰接，所述膝盖上拉杆上端铰接于所述大腿关节的弯折板上端，下端铰接于所述膝盖下拉杆的一端，且所述膝盖下拉杆的另一端铰接于所述小腿关节的安装座下端，使弯折板、膝盖上拉杆、膝盖下拉杆和安装座形成四边形，且所述四边形受力形状会发生变化。

6.根据权利要求2所述的机械关节行走仿真机构，其特征在于，

所述大腿关节驱动油缸的缸体通过肩下端安装座设于所述肩关节上，且所述肩下端安装座位于肩关节从下至上三分之一长度位置；

所述大腿关节驱动油缸的伸缩杆通过大腿下端安装座设于所述大腿关节上，所述小腿关节驱动油缸的缸体通过大腿上端安装座设于所述大腿关节上，且所述大腿下端安装座位于所述大腿关节从下至上五分之一长度位置，所述大腿上端安装座位于所述大腿关节从下至上五分之四长度位置。

7.根据权利要求1所述的机械关节行走仿真机构，其特征在于，

所述肩关节、大腿关节、小腿关节和脚掌包括管材骨架和箱型结构，且所述管材骨架用于支撑及传动，在所述管材骨架外侧围有板材形成箱型结构。