CN104260799A - 通用仿人行走机器人 - Google Patents

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CN104260799A
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CN201410452719.9A
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姜大伟
程庭海
张邦成
何丽鹏
赵俊鹏
宋国亚
刘溢泉
吴桐
常笑鹏
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Changchun University of Technology
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Changchun University of Technology
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    • 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

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

Abstract

本发明涉及一种通用仿人行走机器人，为各类仿人机器人提供一套通用的类人行走机构，解决机器人实用性、经济性、智能性的问题。本发明由具有摆动副和回转副的胯部关节通过大腿与具有一个摆动副的膝关节连接、该膝关节通过小腿与具有摆动副和回转副的踝关节连接，并通过双腿的合作与协调动作实现一定的行走功能。本发明优点是结构新颖、简捷紧凑、体积小、重量轻，各关节连接可靠并采用模块化设计，拆卸方便，电机线、传感器线内置，传动关系简单明了。

Description

通用仿人行走机器人
技术领域：
本发明属于服务机器人领域，尤其是可以通过研制仿人行走机器人，为各类仿人机器人提供一套通用的类人行走机构。
背景技术：
仿人行走机器人有着广泛的应用前景，其研究具有巨大的社会效益和潜在的经济效益，能够在军事、服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到应用。随着现代化的发展和人口老龄化的进程，仿人化服务机器人在各领域市场需求将越来越大，如果在价格和可靠性方面具有优势，市场风险较小。另外，研制开发后可以尽量选用国产化的元器件，大大降低成本。
发明内容：
本发明提供一种通用仿人行走机器人，以解决目前各类仿人“服务机器人”在行走方面所遇到的问题研究及人工智能和先进控制算法研究提供良好平台。
本发明采取的技术方案是：由具有摆动副和回转副的胯部关节通过大腿与具有一个摆动副的膝关节连接、该膝关节通过小腿与具有摆动副和回转副的踝关节连接。
本发明胯部关节的结构是：电机穿过上连接板固定在法兰盘上，法兰盘与转动轴通过螺栓固定，转动轴同样通过螺栓固定在下连接板上，转动轴与腿部关节支架通过螺栓连接，腿部关节支架与大腿摆动支架连接，第一电机固定在大腿壳体上，腿关节深沟球轴承安装在大腿壳体与大腿摆动支架之间，用腿部连接端盖与大腿关节连接端盖在固定两侧，并用螺栓将两端盖固定在腿部关节支架上。
本发明膝关节的结构是：第二电机固定在小腿上，膝关节深沟球轴承安装在小腿和大腿之间，两侧用外侧膝关节连接盖与内测膝关节连接端盖通过螺栓固定。
本发明踝部关节的结构是：第三电机固定在脚踝关节支架上，小腿壳体与脚踝关节支架链接用螺栓固定，脚踝关节深沟球轴承安装在小腿壳体与脚踝关节支架之间，两端用连接端盖与连接端盖固定，伺服电机固定在脚部支架上，脚部关节深沟球轴承安装在脚踝关节支架与脚部支架之间，脚踝关节连接端盖将脚踝关节支架与脚部支架连接。
另一条腿结构与此相同，两腿通过连接板连接，构成仿人行走机器人，该行走机器人可以模仿人的腿部功能进行各种各样的操作，完成踝部的回转、踝部的摆动、膝部摆动、大腿摆动、大腿的回转等动作，并通过双腿的合作与协调动作实现一定的行走功能。
本发明优点是结构新颖、简捷紧凑、体积小、重量轻，各关节连接可靠并采用模块化设计，拆卸方便，电机线、传感器线内置，传动关系简单明了；仿人机器人行走***可实现各自由度的单独运动或联动，能在一定范围内实现仿人行走运动；具有高精度的运动和定位精度，装卸方便、调整容易、工作可靠；达到国外同类产品的领先水平，价格低于国外。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明胯部关节的结构示意图；
图3是本发明膝关节的结构示意图；
图4是本发明踝关节的结构示意图；
图5是本发明的直流伺服电机结构示意图；
具体实施方式：
参阅图1，由具有摆动副和回转副的胯部关节1通过大腿2与具有一个摆动副的膝关节3连接、该膝关节通过小腿4与具有摆动副和回转副的踝关节5连接。
参阅图2，胯部1的结构是：电机112穿过上连接板101固定在法兰盘111上，法兰盘111与转动轴110通过螺栓固定，转动轴110同样通过螺栓固定在下连接板102上，转动轴110与腿部关节支架103通过螺栓连接，腿部关节支架103与大腿摆动支架105连接，直流伺服电机***109通过电机螺栓连接在腿部关节支架103与大腿摆动支架105之间，第一电机108通过电机螺栓固定在大腿2上，腿关节深沟球轴承107安装在大腿2与大腿摆动支架105之间，用腿部连接端盖106在两侧固定，并用螺栓将两端盖104固定在腿部关节支架103上。
参阅图3，膝关节3的结构是：第二电机303通过电机螺栓固定在小腿4上，膝关节深沟球轴承301安装在小腿4和大腿2之间，两侧用外侧膝关节连接盖302与内测膝关节连接端盖304通过螺栓固定。
参阅图4，踝部关节5的结构是:第三电机508通过电机螺栓固定在脚踝关节支架501上，小腿4与脚踝关节支架501链接用螺栓固定，脚踝关节深沟球轴承502安装在小腿4与脚踝关节支架501之间，两端用连接端盖503与连接端盖507固定，直流伺服电机***506固定在脚部支架505上，脚部关节深沟球轴承502安装在脚踝关节支架501与脚部支架505之间，脚踝关节连接端盖504将脚踝关节支架与脚部支架505连接。
参阅图5，伺服电机***的结构是：编码器603与直流电机602通过螺栓连接，减速器601与直流电机602通过键连接。

Claims (5)

1.一种一种通用仿人行走机器人，其特征在于由具有摆动副和回转副的胯部关节1通过大腿2与具有一个摆动副的膝关节3连接、该膝关节通过小腿4与具有摆动副和回转副的踝关节5连接。
2.根据权利要求1所述的通用仿人行走机器人，其特征在于电机112穿过上连接板101固定在法兰盘111上，法兰盘111与转动轴110通过螺栓固定，转动轴110同样通过螺栓固定在下连接板102上，转动轴110与腿部关节支架103通过螺栓连接，腿部关节支架103与大腿摆动支架105连接，直流伺服电机***109通过电机螺栓连接在腿部关节支架103与大腿摆动支架105之间，第一电机108通过电机螺栓固定在大腿2上，腿关节深沟球轴承107安装在大腿2与大腿摆动支架105之间，用腿部连接端盖106在两侧固定，并用螺栓将两端盖104固定在腿部关节支架103上。
3.根据权利要求1所述的通用仿人行走机器人，其特征在于第二电机303通过电机螺栓固定在小腿4上，膝关节深沟球轴承301安装在小腿4和大腿2之间，两侧用外侧膝关节连接盖302与内测膝关节连接端盖304通过螺栓固定。
4.根据权利要求1所述的通用仿人行走机器人，其特征在于第三电机508通过电机螺栓固定在脚踝关节支架501上，小腿4与脚踝关节支架501链接用螺栓固定，脚踝关节深沟球轴承502安装在小腿4与脚踝关节支架501之间，两端用连接端盖503与连接端盖507固定，直流伺服电机***506固定在脚部支架505上，脚部关节深沟球轴承502安装在脚踝关节支架501与脚部支架505之间，脚踝关节连接端盖504将脚踝关节支架与脚部支架505连接。
5.根据权利要求1所述的通用仿人行走机器人，其特征在于编码器603与直流电机602通过螺栓连接，减速器601与直流电机602通过键连接。
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