[发明专利]平面两自由度展腿机构及控制方法

权利要求书

1.一种平面两自由度展腿机构，其包括椅背模块、三根导向柱、电机安装框、移动滑块、展腿滑块、第一直线驱动装置、第二直线驱动装置、两组前连杆、两组后连杆、左撑开杆、右撑开杆、左腿连接板和右腿连接板，其特征在于：

所述椅背模块包括前背板、后背板、盖板和底板，前背板与后背板平行布置，盖板、底板分别布置在前背板与后背板所围区域的上方、下方，前背板与后背板通过轴线平行设置的导向柱相连，所述电机安装框固定在前背板上；

所述移动滑块与展腿滑块布置在三根导向柱上，并分别与三根导向柱构成移动副，所述第一直线驱动装置固定在电机安装框上，可驱动移动滑块沿导向柱移动，所述第二直线驱动装置固定在电机安装框上，可驱动展腿滑块沿导向柱移动；

所述两组前连杆结构相同，左前连杆的第一端通过转动副与移动滑块连接，左前连杆的第二端通过转动副与左腿连接板的第一端连接，右前连杆的第一端通过转动副与移动滑块连接，右前连杆的第二端通过转动副与右腿连接板的第一端连接；所述两组后连杆结构相同，左后连杆的第一端通过转动副与移动滑块连接，左后连杆的第二端通过转动副与左撑开杆的第二端连接，左后连杆的第三端通过转动副与左腿连接板的第二端连接；右后连杆的第一端通过转动副与移动滑块连接，右后连杆第二端通过转动副与右撑开杆连接，右后连杆的第三端通过转动副与右腿连接板的第二端连接；

所述左撑开杆的第一端通过转动副与展腿滑块连接，左撑开杆的第二端通过转动副与左后连杆的第二端连接；所述右撑开杆的第一端通过转动副与展腿滑块连接，右撑开杆的第二端通过转动副与右后连杆的第二端连接；

所述移动滑块、左前连杆、左后连杆和左腿连接板构成平行四边形机构，移动滑块、右前连杆、右后连杆和右腿连接板构成平行四边形机构；所述展腿滑块、左撑开杆、左后连杆和移动滑块构成曲柄滑块机构，展腿滑块、右撑开杆、右后连杆和移动滑块构成曲柄滑块机构。

2.根据权利要求1所述的平面两自由度展腿机构，其特征在于：所述三根导向柱均为圆柱，呈倒三角布置，所述三根导向柱穿过电机安装框，且电机安装框、移动滑块、展腿滑块在三根导向柱上按顺序依次布置。

3.根据权利要求1所述的平面两自由度展腿机构，其特征在于：所述第一直线驱动装置包括第一驱动电机、第一驱动丝杠、第一驱动丝母和第一丝杠座，第一直线驱动装置的轴线与导向柱轴线平行，第一驱动电机与电机安装框固定连接，第一丝杠座与后背板固定连接，第一驱动丝母与移动滑块固定连接；

所述第二直线驱动装置包括第二驱动电机、第二驱动丝杠、第二驱动丝母和第二丝杠座构成，第二直线驱动装置的轴线与导向柱轴线平行，第二驱动电机与电机安装框固定连接，第二丝杠座与后背板固定连接，第二驱动丝母与展腿滑块固定连接。

4.根据权利要求1所述的平面两自由度展腿机构，其特征在于：所述两组前连杆以移动滑块中轴线为轴线呈对称布置，所述两组后连杆以移动滑块中轴线为轴线呈对称布置；

所述前连杆两端转动副的轴线、所述后连杆三端转动副的轴线、所述左撑开杆两端转动副的轴线、所述右撑开杆两端转动副的轴线均互相平行，且垂直于导向柱轴线。

5.根据权利要求1所述的平面两自由度展腿机构，其特征在于：所述左撑开杆和展腿滑块构成的转动副轴线与所述右撑开杆和展腿滑块构成的转动副轴线重合。

6.根据权利要求1所述的平面两自由度展腿机构，其特征在于：所述移动滑块、左前连杆、左后连杆和左腿连接板能构成普通四边形机构，所述移动滑块、右前连杆、右后连杆和右腿连接板能构成普通四边形机构。

7.根据权利要求1所述的平面两自由度展腿机构，其特征在于：当两个前连杆为一体式结构时，通过转动副分别与移动滑块和腿部模块连接，当两个后连杆为一体式结构时，通过转动副分别与移动滑块、左撑开杆、右撑开杆和腿部模块连接；

当两个前连杆为分体式结构时，两个前连杆的转动副轴线同轴，通过转动副分别与移动滑块和腿部模块连接，当两个后连杆为分体式结构时，两个后连杆的转动副轴线同轴，通过转动副分别与移动滑块、腿部模块、左撑开杆和右撑开杆连接。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的平面两自由度展腿机构的控制方法，其特征在于：

控制第一直线驱动装置与第二直线驱动装置协调运动，保持移动滑块与展腿滑块的相对距离恒定，则机械腿髋关节仅实现前后方向的调节；

保持第一直线驱动装置不动，驱动第二直线驱动装置，或者保持第二直线驱动装置不动，驱动第一直线驱动装置，则机械腿髋关节仅实现左右方向的调节；

同时驱动第一直线驱动装置与第二直线驱动装置，并使移动滑块与展腿滑块的相对距离改变，则机械腿髋关节不仅实现前后方向的调节，也实现左右方向上的调节。