CN105729500B - 仿生液压机器恐龙尾部结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿生液压四足机器恐龙尾部结构，包括尾部第一活动关节、尾部第二活动关节、尾部第三活动关节、尾部第四活动关节、尾部第五活动关节、尾部第六活动关节、尾部第七活动关节、尾部第八活动关节、尾部第九活动关节，所述九个尾部活动关节从头至尾依次通过纵横交替的转动副转动连接，且前、后尾部活动关节之间连接有伺服液压缸，通过伺服液压缸的驱动绕转动副旋转摆动。本发明中，尾部设计自由度多，摆动灵活；各关节均采用平面框架结构设计，使的各关节相互干涉小，摆动角度大；每关节前后均设有相互垂直转动副，可实现尾巴各关节上下、左右摆动的联动；各关节结构相似，左右对称，稳定性好；各关节均采用伺服液压缸驱动，运动高效，控制精度高。

Description

仿生液压机器恐龙尾部结构

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是一种仿生液压机器恐龙尾部结构。

背景技术

机器人是一门多学科交叉的技术，涉及到机械设计、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等。机器人的应用广泛，包括机械、电子、汽车、家政、影视、娱乐等。仿生液压四足机械恐龙，采用机械设计技术、仿生学技术，液压控制技术，传感器技术、智能控制技术等，能够实现恐龙的运动特征，如行走，摇头，张嘴，摆尾等。仿生恐龙应用广泛，特别是在一些主题公园和一些娱乐场所等。现在有的机器恐龙尾部机构设计普遍存在的问题有，尾部自由度少，摆动幅度小，摆动不灵活；有些尾部机会设计虽能实现全方位摆动，但是尾部摆动的柔韧性比较差，和真实恐龙结构相差甚远；一般采用电机驱动，控制***复杂，响应慢；尾部结构设计的局限严重影响了恐龙整体的稳定性。

发明内容

本发明主要解决的问题是解决四足仿生恐龙尾部结构单一，摆动不灵活，控制复杂，稳定性差等问题，而提供一种仿生液压机器恐龙尾部结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种仿生液压四足机器恐龙尾部结构，具有九个尾部活动关节，分别为尾部第一活动关节、尾部第二活动关节、尾部第三活动关节、尾部第四活动关节、尾部第五活动关节、尾部第六活动关节、尾部第七活动关节、尾部第八活动关节、尾部第九活动关节，其特征在于：所述九个尾部活动关节从头至尾依次通过纵横交替的转动副转动连接，且前、后尾部活动关节之间连接有伺服液压缸，通过伺服液压缸的驱动绕转动副旋转摆动。

所述尾部第一活动关节、尾部第二活动关节、尾部第三活动关节、尾部第四活动关节、尾部第五活动关节、尾部第六活动关节、尾部第七活动关节、尾部第八活动关节为平面框架结构，其中：所述尾部第一活动关节、尾部第三活动关节、尾部第五活动关节、尾部第七活动关节的平面框架结构前端设有竖直通孔圆柱，所述竖直通孔圆柱上设有折形连接杆，所述折形连接杆上设有一个支撑铰座；所述尾部第一活动关节、尾部第三活动关节、尾部第五活动关节、尾部第七活动关节的平面框架结构后端设有对称布置的水平通孔圆柱，底端设有另一个支撑铰座；所述尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节的平面框架结构后端设有对称布置的竖直通孔圆柱，内侧面上设有一个支撑铰座，所述尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节的平面框架前端设有水平通孔圆柱，水平通孔圆柱上设有平面连接杆，所述平面连接杆上设有一个支撑铰座，上端设有另一个支撑铰座；所述尾部第九活动关节为锥形框架结构，所述锥形框架结构前端设有竖直通孔圆柱。

所述尾部第一活动关节前端面的竖直通孔圆柱通过销轴与设置在恐龙躯体上竖直通孔圆柱相连接，组成竖直转动副；伺服液压缸尾部连接于恐龙躯体支撑铰座上，伺服液压缸活塞端连接于设在尾部第一活动关节前端面的折形连接杆上的支撑铰座上；所述尾部第一活动关节在伺服液压缸的驱动下绕竖直转动副左右摆动。

所述尾部第一活动关节、尾部第三活动关节、尾部第五活动关节、尾部第七活动关节后端面的水平通孔圆柱通过销轴与所连接的尾部活动关节前端面的水平通孔圆柱相连接，组成水平转动副；所述尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节后端面的竖直通孔圆柱通过销轴与所连接的尾部活动关节前端面的竖直圆柱通孔相连接，组成竖直转动副；所述尾部第一活动关节、尾部第三活动关节、尾部第五活动关节、尾部第七活动关节底部上的支撑铰座上分别连接四个伺服液压缸尾部，四个伺服液压缸活塞端分别连接在尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节前端面的平面连接杆上的支撑铰座上；所述尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节在伺服液压缸的驱动下绕水平转动副上下摆动；所述尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节后端内侧面上的支撑铰座上分别连接四个伺服液压缸尾部，四个伺服液压缸活塞端分别连接尾部第三活动关节、尾部第五活动关节、尾部第七活动关节、尾部第九活动关节前端的折形连接杆上的支撑铰座上；所述第三活动关节、尾部第五活动关节、尾部第七活动关节、尾部第九活动关节在伺服液压缸的驱动下绕竖直转动副左右摆动。

本发明的有益效果是：

（1）尾部设计自由度多，摆动灵活；

（2）各关节均采用平面框架结构设计，使的各关节相互干涉小，摆动角度大；

（3）每关节前后均设有相互垂直转动副，可实现尾巴各关节上下、左右摆动的联动；

（4）各关节结构相似，左右对称且依次按比例缩小，整体稳定性好；

（5）各关节均采用伺服液压缸驱动，运动高效，控制精度高；

（6）各关节液压缸通过驱动设在各关节之间旋转副上的连接杆机构，来控制关节的摆动，使的各关节摆动扭矩小，控制简单、灵活。

附图说明

图1 是本发明的仿生液压机器恐龙尾部结构立体示意图；

图2是第一关节结构示意图；

图3是第二关节结构示意图；

图4 是第三关节结构示意图；

图5是第四关节结构示意图；

图6是第五关节结构示意图；

图7是第六关节结构示意图；

图8是第七关节结构示意图；

图9是第八关节结构示意图；

图10是第九关节结构示意图；

图11是本发明中机器恐龙尾部关节摆动结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1，11所示，一种仿生液压四足机器恐龙尾部结构，具有九个尾部活动关节，分别为尾部第一活动关节1、尾部第二活动关节2、尾部第三活动关节3、尾部第四活动关节4、尾部第五活动关节5、尾部第六活动关节6、尾部第七活动关节7、尾部第八活动关节8、尾部第九活动关节9。

九个尾部活动关节依次通过九个纵横交替的旋转轴连接在一起。九个尾部活动关节分别通过九个伺服液压缸的驱动，各活动关节在伺服液压缸的驱动下绕各关节的旋转轴而旋转。所述各活动关节采用平面框架结构，平面框架结构前、后端个设有一相互垂直的转动副。

如图1、2所示，尾部第一活动关节1为平面框架结构，前端设有第一竖直通孔圆柱29，第一竖直通孔圆柱29通过支撑架与平面框架结构焊接相连，第一竖直通孔圆柱29上设有第一折形连接杆30，第一折形连接杆30上设有第一支撑铰座31，平面框架结构后端设有大小相同，中心轴一致的对称布置的第一水平通孔圆柱28，第一水平通孔圆柱28通过支撑架与平面框架结构焊接支撑；平面框架结构底端设有第二支撑铰座32。

尾部第一活动关节1前端面的第一竖直通孔圆柱29通过第一销轴33与设置在恐龙躯体上通孔圆柱相连接，组成第一竖直转动副10。尾部第一活动关节1后端面的第一水平通孔圆柱28通过第二销轴38与尾部第二活动关节2前端面的第二水平通孔圆柱35相连接，组成第一水平转动副11。

尾部第一活动关节1的第一伺服液压缸19尾部连接于恐龙躯体支撑铰座上，尾部第一活动关节1的第一伺服液压缸19活塞端连接于设在尾部第一活动关节1前端面的第一竖直转动副10上的支撑架上的第一铰座31上。尾部第一活动关节1在第一节伺服液压缸19的驱动下绕第一竖直转动副10左右摆动。

如图1，3所示，尾部第二活动关节2为平面框架结构，平面框架结构前端设有第二水平通孔圆柱35，第二水平通孔圆柱35通过支撑架与平面框架结构焊接，第二水平通孔圆柱35上设有第一平面连接杆36，第一平面连接杆36上设有第三支撑铰座37；平面框架结构后端设有第二竖直通孔圆柱34，第二竖直通孔圆柱34通过支撑架与平面框架结构焊接相连，平面框架结构侧面设有第四支撑铰座39。

尾部第二活动关节2前端面的第二水平圆柱通孔35通过第二销轴38与尾部第一活动关节1后端面的第一水平圆柱通孔28相连接，组成第一水平转动副11 。尾部第二活动关节2后端面的第二竖直圆柱通孔34通过第三销轴41与尾部第三活动关节3前端面的第三竖直圆柱通孔42相连接，组成第二竖直转动副12。

尾部第二活动关节2的第二伺服液压缸20尾部连接于设在尾部第一活动关节1上底部的第二支撑铰座上32，第二伺服液压缸20活塞端连接于设在尾部第二活动关节2前端面的旋转副上的支撑架上第三支撑铰座37上；尾部第二活动关节2在第二伺服液压缸20的驱动下绕尾部第一水平转动副11上下摆动。

如图1，4所示，尾部第三活动关节3采用平面框架结构，平面框架结构前端设有第三竖直通孔圆柱42，第三竖直通孔圆柱42通过支撑架与平面框架结构焊接相连，第三竖直通孔圆柱42上设有第二折形连接杆43，第二折形连接杆上43设有第五支撑铰座44，平面框架结构后端设有大小相同，中心轴一致的对称布置的第三水平通孔圆柱40，第三水平通孔圆柱40通过支撑架与平面框架结构焊接支撑；平面框架结构底端设有第六支撑铰座45。

尾部第三活动关节3前端面的第三竖直通孔圆柱42通过第三销轴41与尾部第二活动关节2后端面的第三竖直通孔圆柱34相连接，组成第二竖直转动副12。尾部第三活动关节3后端面的第三水平通孔圆柱40通过第四销轴51与尾部第四活动关节4前端面的第四水平通孔圆柱48相连接，组成第二水平转动副13。

尾部第三活动关节3上的第三伺服液压缸21尾部连接于设在尾部第二活动关节2上内侧面上的第四支撑铰座39上，第三伺服液压缸21活塞端连接于设在尾部第三活动关节3前端面的旋转副上的支撑架上第五支撑铰座44上；尾部第三活动关节3在第三伺服液压缸21的驱动下绕第二竖直转动副12左右摆动。

如图1，5所示，尾部第四活动关节4为平面框架结构，平面框架结构前端设有第四水平通孔圆柱48，第四水平通孔圆柱48通过支撑架与平面框架结构焊接支撑，第四水平通孔圆柱48上设有第二平面连接杆49，第二平面连接杆上49设有第七支撑铰座50；平面框架结构后端设有第四竖直通孔圆柱46，第四竖直通孔圆柱46通过支撑架与平面框架结构焊接相连，平面框架结构侧面设有第八支撑铰座47。

尾部第四活动关节4前端面的第四水平通孔圆柱48通过第四销轴51与尾部第三活动关节3后端面的第三水平通孔圆柱40相连接，组成第二水平转动副13。尾部第四活动关节4后端面的第四竖直通孔圆柱46通过第五销轴53与尾部第五活动关节5前端面的第五竖直圆柱通孔54相连接，组成第三竖直转动副14。

尾部第四活动关节4上的第四伺服液压缸22尾部连接于设在所述尾部第三活动关节3上底部的支撑铰座45上，第四液压缸22活塞端连接于设在第四活动关节4前端面的第二水平转动副13上的支撑架上第七支撑铰座50上；尾部第四活动关节4在第四伺服液压缸22的驱动下绕第二水平转动副13上下摆动。

如图1，6所示，尾部第五活动关节5采用平面框架结构，平面框架结构前端设有第五竖直通孔圆柱54，第五竖直通孔圆柱54通过支撑架与平面框架结构焊接相连，第五竖直通孔圆柱54上设有第三折形连接杆55，第三折形连接杆55上设有第九支撑铰座56，平面框架结构后端设有大小相同，中心轴一致的对称布置的第五水平通孔圆柱52，第五水平通孔圆柱52通过支撑架与平面框架结构焊接支撑；平面框架结构底端设有第十支撑铰座57。

尾部第五活动关节5前端面的第五竖直通孔圆柱54通过第五销轴53与尾部第四活动关节4后端面的第四竖直通孔圆柱46相连接，组成第三竖直转动副14。尾部第五活动关节5后端面的第五水平圆柱通孔52通过第六销轴63与尾部第六活动关节6前端面的第六水平圆柱通孔60相连接，组成第三水平转动副15。

尾部第五活动关节5上的第五伺服液压缸23尾部连接于设在尾部第四活动关节4上内侧面上的第八支撑铰座47上，第五伺服液压缸23活塞端连接于设在尾部第五活动关节5前端面第三水平旋转副15上的支撑架上第十一支撑铰座62上；尾部第五活动关节5在第五伺服液压缸23的驱动下绕第三竖直转动副14左右摆动。

如图1、7所示，尾部第六活动关节6为平面框架结构，平面框架结构前端设有第六水平通孔圆柱60，第六通孔圆柱60通过支撑架与平面框架结构焊接支撑，第六通孔圆柱60上设有第三平面连接杆61，第三平面连接杆61上设有另第十一支撑铰座62；平面框架结构后端设有第六竖直通孔圆柱58，第六竖直通孔圆柱58通过支撑架与平面框架结构焊接相连；平面框架结构内侧面设有第十二支撑铰座59。

尾部第六活动关节6前端面的第六水平通孔圆柱60通过第六销轴63与尾部第五活动关节52后端面的第五水平通孔圆柱52相连接，组成第三水平转动副15，尾部第六活动关节6后端面的第六竖直通孔圆柱58通过第七销轴69与尾部第七活动关节7前端面的第七竖直通孔圆柱65相连接，组成第四竖直转动副16。

尾部第六活动关节6上的第六伺服液压缸24尾部连接于设在尾部第五活动关节5上底部的第十支撑铰座57上，第六伺服液压缸24活塞端连接于设在尾部第六活动关节6前端面的第三水平转动副15上的支撑架上第十一支撑铰座62上；尾部第六活动关节6在第六伺服液压缸24的驱动下绕第三水平转动副15上下摆动。

如图1，8所示，尾部第七活动关节7采用平面框架结构，平面框架结构前端设有第七竖直通孔圆柱65，第七竖直通孔圆柱65通过支撑架与平面框架结构焊接相连，第七竖直通孔圆柱65上设有第四折形连接杆66，第四折形连接杆66上设有第十三支撑铰座67，平面框架结构后端设有大小相同，中心轴一致的对称布置的第七水平通孔圆柱64，第七水通孔圆柱64通过支撑架与平面框架结构焊接支撑；平面框架结构底端设有第十四支撑铰座68。

尾部第七活动关节7前端面的第七竖直通孔圆柱65通过第七销轴69与尾部第六活动关节6后端面的第六竖直通孔圆柱58相连接，组成第四竖直转动副16。尾部第七活动关节7后端面的第七水平通孔圆柱64通过第八销轴75与尾部第八活动关节8前端面的第八水平圆柱通孔72相连接，组成第四水平转动副17。

尾部第七活动关节7上的第七伺服液压缸25尾部连接于设在尾部第六活动关节6上内侧面上的第十二支撑铰座59上，第七伺服液压缸25活塞端连接于设在尾部第七活动关节7前端面的第四竖直转动副16上的支撑架上第十三支撑铰座67上；尾部第七活动关节7在第七伺服液压缸25的驱动下绕第四竖直转动副16左右摆动。

如图1，9所示，尾部第八活动关节8为平面框架结构，平面框架结构前端设有第八水平通孔圆柱72，第八水平通孔圆柱72通过支撑架与平面框架结构焊接支撑，第八水平通孔圆柱72上设有第四平面连接杆73，第四平面连接杆73上设有第十五支撑铰座74；平面框架结构后端设有第八竖直通孔圆柱70，第八竖直通孔圆柱70通过支撑架与平面框架结构焊接相连，平面框架结构侧部设有第十六支撑铰座71。

尾部第八活动关节8前端面的第八水平通孔圆柱72通过第八销轴75与尾部第七活动关节7后端面的第七水平通孔圆柱64相连接，组成第四水平转动副17。尾部第八活动关节8后端面的第八竖直通孔圆柱70通过第九销轴77与尾部第九活动关节9前端面的第九竖直通孔圆柱78相连接，组成第五竖直转动副18。

尾部第八活动关节上的第八伺服液压缸26尾部连接于设在尾部第七活动关节7上底部的第十四支撑铰座68上，第八伺服液压缸26活塞端连接于设在尾部第八活动关节8前端面的第四水平转动副17上的支撑架上第十五支撑铰座74上；尾部第八活动关节8在第八伺服液压缸26的驱动下绕第四水平转动副17上下摆动。

如图1、10所示，尾部第九活动关节9为锥形框架结构，锥形框架结构前端设有第九竖直通孔圆柱78，第九竖直通孔圆柱78通过支撑架与锥形框架结构焊接支撑；第九竖直通孔圆柱78上设有第五折形连接杆79，第五折形连接杆79上设有第十七支撑铰座80。

尾部第九活动关节9前端面的第九竖直圆柱通孔78通过第九销轴77与尾部第八活动关节8后端面的第八竖直通孔圆柱70相连接，组成第五竖直转动副18。

尾部第九活动关节9上的第九伺服液压缸27尾部连接于设在尾部第八活动关节8上内侧面上的第十六支撑铰座71上，第九伺服液压缸27活塞端连接于设在尾部第九活动关节9前端面的第五竖直转动副18上的第五折形连接杆79上的第十七支撑铰座80上；尾部第九活动关节9在第九伺服液压缸27的驱动下绕第五竖直转动副18左右摆动。

Claims (3)

1.一种仿生液压四足机器恐龙尾部结构，具有九个尾部活动关节，分别为尾部第一活动关节(1)、尾部第二活动关节(2)、尾部第三活动关节(3)、尾部第四活动关节(4)、尾部第五活动关节(5)、尾部第六活动关节(6)、尾部第七活动关节(7)、尾部第八活动关节(8)、尾部第九活动关节(9)，其特征在于：所述九个尾部活动关节从头至尾依次通过纵横交替的转动副转动连接，且前、后尾部活动关节之间连接有伺服液压缸，通过伺服液压缸的驱动绕转动副旋转摆动；所述尾部第一活动关节、尾部第二活动关节、尾部第三活动关节、尾部第四活动关节、尾部第五活动关节、尾部第六活动关节、尾部第七活动关节、尾部第八活动关节为平面框架结构，其中：所述尾部第一活动关节(1)、尾部第三活动关节(3)、尾部第五活动关节(5)、尾部第七活动关节(7)的平面框架结构前端设有竖直通孔圆柱，所述竖直通孔圆柱上设有折形连接杆，所述折形连接杆上设有一个支撑铰座；所述尾部第一活动关节(1)、尾部第三活动关节(3)、尾部第五活动关节(5)、尾部第七活动关节(7)的平面框架结构后端设有对称布置的水平通孔圆柱，底端设有另一个支撑铰座；所述尾部第二活动关节(2)、尾部第四活动关节(4)、尾部第六活动关节(6)、尾部第八活动关节(8)的平面框架结构后端设有对称布置的竖直通孔圆柱，内侧面上设有一个支撑铰座，所述尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节的平面框架前端设有水平通孔圆柱，水平通孔圆柱上设有平面连接杆，所述平面连接杆上设有一个支撑铰座，平面框架结构上端设有另一个支撑铰座；所述尾部第九活动关节(9)为锥形框架结构，所述锥形框架结构前端设有竖直通孔圆柱。

2.根据权利要求1所述的仿生液压四足机器恐龙尾部结构，其特征在于：所述尾部第一活动关节(1)前端面的竖直通孔圆柱通过销轴与设置在恐龙躯体上竖直通孔圆柱相连接，组成竖直转动副；伺服液压缸尾部连接于恐龙躯体支撑铰座上，伺服液压缸活塞端连接于设在尾部第一活动关节(1)前端面的折形连接杆上的支撑铰座上；所述尾部第一活动关节(1)在伺服液压缸的驱动下绕竖直转动副左右摆动。

3.根据权利要求1所述的仿生液压四足机器恐龙尾部结构，其特征在于：所述尾部第一活动关节(1)、尾部第三活动关节(3)、尾部第五活动关节(5)、尾部第七活动关节(7)后端面的水平通孔圆柱通过销轴与所连接的尾部活动关节前端面的水平通孔圆柱相连接，组成水平转动副；所述尾部第二活动关节(2)、尾部第四活动关节(4)、尾部第六活动关节(6)、尾部第八活动关节(8)后端面的竖直通孔圆柱通过销轴与所连接的尾部活动关节前端面的竖直圆柱通孔相连接，组成竖直转动副；所述尾部第一活动关节(1)、尾部第三活动关节(3)、尾部第五活动关节(5)、尾部第七活动关节(7)底部上的支撑铰座上分别连接四个伺服液压缸尾部，四个伺服液压缸活塞端分别连接在尾部第二活动关节、尾部第四活动关节、尾部第六活动关节、尾部第八活动关节前端面的平面连接杆上的支撑铰座上；所述尾部第二活动关节(2)、尾部第四活动关节(4)、尾部第六活动关节(6)、尾部第八活动关节(8)在伺服液压缸的驱动下绕水平转动副上下摆动；所述尾部第二活动关节(2)、尾部第四活动关节(4)、尾部第六活动关节(6)、尾部第八活动关节(8)后端内侧面上的支撑铰座上分别连接四个伺服液压缸尾部，四个伺服液压缸活塞端分别连接尾部第三活动关节(3)、尾部第五活动关节(5)、尾部第七活动关节(7)、尾部第九活动关节(9)前端的折形连接杆上的支撑铰座上；所述第三活动关节(3)、尾部第五活动关节(5)、尾部第七活动关节(7)、尾部第九活动关节(9)在伺服液压缸的驱动下绕竖直转动副左右摆动。