[发明专利]一种柔性脊柱四足仿生机器人

说明书

本发明公开了一种柔性脊柱四足仿生机器人，包括前身、腰部机构、后身、腿部机构和侧摆组件。本发明采用了具有三自由度的并联机构连接前身和后身，使得整机具备柔性脊柱，能够在行走过程中起到储能、协调和减振的作用；整个仿生机器人的四条腿的配置采用了前肘后膝式关节配置，这种配置方式能够极大的减少能量消耗并且具备一定的地形适应能力，且机器人的每条腿具有三个自由度，分别是前进方向的两个转动自由度以及侧摆方向的一个转动自由度。该机器人能够实现复杂路面的运动，是一种新型的四足仿生机器人。

技术领域

本发明涉及一种柔性脊柱四足仿生机器人，属于仿生机器人领域。

背景技术

随着美国波士顿动力公司推出的高性能大狗Big-Dog的出现，世界各国开始意识到腿类机器人的巨大优势和潜力。四足仿生机器人相比于轮式机器人来说，其能适应不同路况条件，在抢险救灾、排雷等领域有着不可替代的作用。相对于六足、甚至八足仿生机器人，四足机器人具有控制简单、易于实现等特点，因此四足仿生机器人具有广阔的应用前景。

就目前来看，国内外大多采用刚性躯体作为四足机器人的机身，这种配置方式控制简单，但是却失去了动物本身所具有的特性。例如在科研人员观察能高速运动的猎豹时发现，猎豹具备高速运动的真正原因是具有柔性脊柱。同样柔性脊柱的四足机器人具有储能、协调和减振的功能。因此研究具有柔性脊柱的四足机器人迫在眉睫，也是进军四足机器人领域的关键环节。

发明内容

本发明提供了一种柔性脊柱四足仿生机器人，以用于实现前身相对于后身能实现伸缩、俯仰和左右运动，同时实现大腿转动、小腿转动，实现大小腿侧摆动作。

本发明的技术方案是：一种柔性脊柱四足仿生机器人，包括前身、腰部机构、后身、腿部机构和侧摆组件；

所述前身通过腰部机构与后身连接，通过腰部机构实现前身相对于后身做前后伸缩、左右转动以及俯仰运动；

所述腿部机构为四组，采用前肘后膝式对称配置在前身、后身，每组腿部机构连接一组侧摆组件，两组侧摆组件安装在前身，两组侧摆组件安装在后身；通过腿部机构实现大腿转动、小腿转动，通过侧摆组件实现大小腿侧摆动作。

所述前身包括连接杆Ⅰ、前身前板、连接杆Ⅱ、连接杆Ⅲ和前身后板；其中，前身前板和前身后板通过呈平行布置的连接杆Ⅰ、连接杆Ⅱ、连接杆Ⅲ连接，前身后板与腰部机构连接。

还包括前身右板、前身顶板、前身左板、前身底板和电池安装架Ⅰ；其中，前身底板连接前身前板和前身后板，前身底板上方设置前身右板、前身左板连接前身前板和前身后板，前身顶板安装在前身前板和前身后板的上方，电池安装架Ⅰ固定安装在前身底板上。

所述腰部机构由伸缩支链Ⅰ、球副连接法兰板、伸缩支链Ⅱ、伸缩支链Ⅲ组成；其中，呈平行布置的伸缩支链Ⅰ、伸缩支链Ⅱ、伸缩支链Ⅲ的一端通过球副连接法兰板与前身连接，伸缩支链Ⅰ、伸缩支链Ⅱ、伸缩支链Ⅲ的另一端通过六角法兰面螺母与后身连接。

所述伸缩支链Ⅰ、伸缩支链Ⅱ采用SPU链，所述伸缩支链Ⅲ采用PU链，SPU链中S一端、PU链中P一端通过球副连接法兰板与前身连接，SPU链中U一端、PU链中U一端通过六角法兰面螺母与后身连接；其中S表示球副、P表示移动副，U表示虎克铰。

所述后身包括连接杆Ⅳ、后身前板、连接杆Ⅴ、连接杆Ⅵ和后身后板；其中后身前板和后身后板通过呈平行布置的连接杆Ⅳ、连接杆Ⅴ、连接杆Ⅵ连接，后身后板与腰部机构连接。

还包括后身右板、后身顶板、后身左板、后身底板和电池安装架Ⅱ；其中后身底板连接后身前板和后身后板，后身底板上方设置后身右板、后身左板连接后身前板和后身后板，后身顶板安装在后身前板和后身后板的上方，电池安装架Ⅱ固定安装在后身底板上。