本實用新型公開了一種機器人腿足結(jié)構(gòu)，屬于機器人制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液壓驅(qū)動式機器人腿足結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的步行機器人之所以吸引人們并不是它們的實用性，而是因為它們的新奇性，畢竟這樣的機器人設(shè)計難度較大。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各個設(shè)計團隊研制出各種機器人，在模仿動物方面已經(jīng)取得不菲的成就，但研制像人類行走自如的機器人仍存在一定差距。美國佛蒙特大學(xué)的最新計算機模擬顯示，與動物進化十分相似的是，機器人將逐漸進化完善其行走能力。

現(xiàn)有的機械腿設(shè)計過程主要存在以下幾個方面的問題：第一、兩條機械腿的協(xié)調(diào)性能差，兩條腿足在保證站立方面及相互獨立模仿人“行走”過程不能協(xié)調(diào)一致的運動；第二、機械腿的連續(xù)性移動問題，機械腿的移動需要平穩(wěn)，現(xiàn)有的公開的技術(shù)文件多是采用固定件及連接件或者多連桿機構(gòu)保證穩(wěn)定性，但是在保證機械腿移動過程的穩(wěn)定則需要諸多控制源，多個控制源之間存在耦合現(xiàn)象，不利于對雙足機械腿的運動控制；第三、機械腿的平穩(wěn)協(xié)調(diào)運動一般采用電機驅(qū)動，電機重量一般需要配備平衡塊，平衡塊的重量對機械腿本身承重及平穩(wěn)性非常關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供了一種液壓驅(qū)動式機器人腿足結(jié)構(gòu)，通過該結(jié)構(gòu)的連桿機構(gòu)、輔助連接件結(jié)構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)以及弧形足部結(jié)構(gòu)保證機器人腿足運動的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種液壓驅(qū)動式機器人腿足結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由兩組結(jié)構(gòu)相同且呈相互對稱布置的單個機械腿組成，每條單個機械腿包括大腿件1、小腿件2、足部件3、膝蓋件4、承接件5、主連接件6、液壓缸7、液壓桿11。兩條單個機械腿通過機架連接。機架包括連接板8、平衡塊9、組合板10，兩塊連接板8平行焊接在組合板10的兩側(cè)，兩塊連接板8和組合板10組成U形結(jié)構(gòu)。

大腿件1和小腿件2通過膝蓋件4連接，小腿件2的底部連接有足部件3，足部件3焊接在小腿件2的底部；大腿件1與膝蓋件4之間以及膝蓋件4與小腿件2之間均通過銷軸連接，小腿件2與大腿件1、小腿件2、足部件3、膝蓋件4連接組成機器人的主體運動構(gòu)件；主連接件6、承接件5為機器人的輔助連接調(diào)節(jié)件；主連接件6上設(shè)有兩個銷孔，第一個銷孔設(shè)置在主連接件6的中間位置，第二個銷孔設(shè)置在主連接件6的底部位置；主連接件6的頂部與液壓桿11連接，主連接件6的第一個銷孔通過銷軸與大腿件1的中間相連接，主連接件6的第二個銷孔與承接件5的端部連接，承接件5的末端與小腿件2的側(cè)部連接。大腿件1的頂部通過銷軸連接安裝在連接板8上，液壓缸7固定在連接板8的一側(cè)，液壓缸7的活塞與液壓桿11連接。平衡塊9固定在連接板8的頂部，平衡塊9與液壓缸7相平衡。

主連接件6的中間為中空結(jié)構(gòu)，兩側(cè)為對稱結(jié)構(gòu)，大腿件1的中間穿過主連接件6的中空結(jié)構(gòu)并與之連接，主連接件6的對稱布置能夠提高機械腿的承載穩(wěn)定性，并且中空結(jié)構(gòu)能夠減少機械腿的重量，能夠有效增加整個機械腿的運動空間及靈活度。

足部件3為弧形件，運動過程中，足部件3與地面的接觸為平滑過渡。

兩條單個機械腿的液壓缸7由同一液壓系統(tǒng)驅(qū)動，兩液壓缸7為錯位驅(qū)動，由此模擬機器人腿足的步行運動。錯位驅(qū)動即液壓系統(tǒng)對兩液壓缸7進行不同步、間斷控油的方式進行驅(qū)動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型具有如下有益效果。

1、機械腿采用兩組結(jié)構(gòu)相同且呈相互對稱的布置形式，兩者的機械結(jié)構(gòu)主體是獨立的，但兩者的驅(qū)動系統(tǒng)是統(tǒng)一的，這樣能夠有效模擬腿部行走，機械的協(xié)同性能更加的穩(wěn)定。

2、機械腿的足部件采用弧形件，足部件與地面的接觸為平滑過渡，這樣的結(jié)構(gòu)能夠滿足整體結(jié)構(gòu)的承重性能及穩(wěn)定性。

3、每條機械腿分別由單獨的液壓缸進行連接驅(qū)動，系統(tǒng)的完備性能更高。

4、整個系統(tǒng)采用統(tǒng)一的液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的力矩傳遞性能穩(wěn)定、驅(qū)動力漸進、驅(qū)動方式平穩(wěn)，在兩個液壓缸錯位180°的方式進行步進驅(qū)動，能夠更加逼真的模仿兩只腿的間歇步進運動。

附圖說明

圖1為腿足結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為腿足結(jié)構(gòu)的站立時的示意圖。

圖3為單個機械腿的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為單個機械腿的側(cè)面示意圖。

圖5為腿足結(jié)構(gòu)運動時的示意圖。

圖6為單個腿足結(jié)構(gòu)運動時的示意圖。

圖7為機械腿的正面示意圖。

圖中：1、大腿件，2、小腿件，3、足部件，4、膝蓋件，5、承接件，6、主連接件，7、液壓缸，8、連接板，9、平衡塊，10、組合板，11、液壓桿。

具體實施方式

如圖1所示為腿足結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖。大腿件1和小腿件2通過膝蓋件4連接，小腿件2的底部連接有足部件3，足部件3焊接在小腿件2的底部；大腿件1與膝蓋件4之間以及膝蓋件4與小腿件2之間均通過銷軸連接，小腿件2與大腿件1、小腿件2、足部件3、膝蓋件4連接組成機器人的主體運動構(gòu)件；主連接件6、承接件5為機器人的輔助連接調(diào)節(jié)件；主連接件6上設(shè)有兩個銷孔，第一個銷孔設(shè)置在主連接件6的中間位置，第二個銷孔設(shè)置在主連接件6的底部位置；主連接件6的頂部與液壓桿11連接，主連接件6的第一個銷孔通過銷軸與大腿件1的中間相連接，主連接件6的第二個銷孔與承接件5的端部連接，承接件5的末端與小腿件2的側(cè)部連接。大腿件1的頂部通過銷軸連接安裝在連接板8上，液壓缸7固定在連接板8的一側(cè)，液壓缸7的活塞與液壓桿11連接。平衡塊9固定在連接板8的頂部，平衡塊9與液壓缸7相平衡。

如圖2-7所示，液壓系統(tǒng)為液壓缸7供油，液壓缸7的活塞部分推動液壓桿11運動。液壓桿11推動主連接件6的前端，主連接件6繞中間的銷軸轉(zhuǎn)動，承接件5被拉伸，承接件5帶動小腿件2產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，小腿件2與膝蓋件4的連接處產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，膝蓋件4的上部帶動大腿件1產(chǎn)生向前的運動趨勢，膝蓋件4的下部帶動小腿件2產(chǎn)生向后的運動趨勢，小腿件2配合承接件5和膝蓋件4產(chǎn)生相對地面向后的摩擦力，與小腿件2連接的足部件3是弧形件，該弧形件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，由此實現(xiàn)機械腿向前的運動。

兩條獨立的機械腿在液壓系統(tǒng)的單獨驅(qū)動下完成向前行走。