[发明专利]一种双四连杆机构的机械腿和仿生宠物狗

说明书

本申请公开了一种双四连杆机构的机械腿及仿生宠物狗，包括侧摆组件、大腿四连杆组件、小腿四连杆组件、足部；所述大腿驱动单元的电机输出轴与大腿驱动轴连杆的前转副固接，所述大腿驱动轴连杆的后转副和所述大腿的前转副通过大腿连杆铰接，所述大腿的转轴和大腿支撑轴通过滚轴连接，所述大腿支撑轴和所述的侧摆组件固接在支架上；所述小腿四连杆组件的小腿驱动单元的电机输出轴与所述小腿驱动轴连杆的前转副固接，所述小腿驱动轴连杆的后转副和所述小腿的前转副通过小腿连杆铰接，所述小腿的转轴铰接在大腿的后转副上，所述的足部固接在所述小腿的后转副上；所述的大腿的转轴、所述小腿驱动轴连杆的前转副和小腿驱动单元的电机输出轴同轴。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种双四连杆机构的机械腿和仿生宠物狗。

背景技术

常见的机械狗根据电机驱动源分为舵机型和无刷电机型。无刷电机型机械狗采用无刷电机驱动机械腿，具有驱动力大、负载能力强的特点，并且制作成本比较高，而舵机型机械狗采用舵机作为机械腿的驱动源，具有成本低，负载能力较强，电池供电即可，常应用于娱乐性陪伴机器人领域，如仿生宠物狗，因而多自由度、具有仿生功能且结构简化、安全、成本低和重量轻巧是娱乐性陪伴机械狗的关键技术之一。

设计紧凑的双四连杆机构机械腿能够更好的实现娱乐性陪伴机械狗仿生、结构简化、安全、成本低和重量轻的目标。

然而，现有的舵机型机械狗，其腿部机构采用串联设计，即控制腿部大腿运动的舵机安装在大腿上，控制小腿运动的舵机也安装在大腿上，这样造成大腿的舵机需要承受较大的负载，整个腿部机构臃肿。

另外有机械狗的腿部机构采用齿轮传动设计，由于齿轮间隙，经过腿长的放大，机械狗腿部间隙更大，即使通过软件算法也很难修正因齿轮间隙造成的机械误差。

还有的机械狗的腿部虽采用四边形连杆机构设计，如论文”Design and Controlof a Novel Single Leg Structure of Electrically Driven Quadruped Robot”,Mingfang Chen,Hao Chen,Xuejun Wang,JiangXuan Yu,YongXia Zhang,Hindawi,Hindawi,Mathematical Problems in Engineering,Volume 2020, Article ID 3943867,该装置的大腿直接采用电机驱动，小腿采用双四边形连杆驱动，小腿结构复杂，控制小腿的角度是非线性变化，电机在某个角度会出现无力的现象，增加了控制算法的难度；

此外装置的四连杆机构在运行时，连杆机构缺乏保护外壳等安全考虑，容易被其它物品卡住。

发明内容

本发明为了克服上述技术的不足，设计腿部机构采用双四连杆机构，即一组四连杆机构驱动大腿，另一组连杆机构驱动小腿，实现了一种双四连杆机构的机械腿和仿生宠物狗。

本发明通过以下技术方案实现：

一种双四连杆机构的机械腿，主要包括侧摆组件、大腿四连杆组件、小腿四连杆组件、足底；

所述大腿驱动单元的电机输出轴与大腿驱动轴连杆的前转副固接，所述大腿驱动轴连杆的后转副和所述大腿的前转副通过大腿连杆铰接，所述大腿的转轴和大腿支撑轴通过滚轴连接，所述大腿支撑轴固接在支架上；

所述小腿四连杆组件的小腿驱动单元的电机输出轴与所述小腿驱动轴连杆的前转副固接，所述小腿驱动轴连杆的后转副和所述小腿的前转副通过小腿连杆铰接，所述小腿的转轴铰接在大腿的后转副上，所述的足底固接在所述小腿的后转副上；

所述的大腿的转轴和所述小腿驱动轴连杆的前转副同轴于滚轴，所述滚轴和小腿驱动单元的电机输出轴同轴；

所述的侧摆组件固接在支架上。

进一步的，所述小腿驱动单元、所述大腿驱动单元上下依次并行排列并设置于所述支架内，所述支架和所述支架盖板固接，所述的大腿驱动单元和所述小腿驱动单元的电机输出轴均贯穿所述支架盖板。