本發(fā)明涉及一種仿生機(jī)器人，具體涉及一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛，仿生機(jī)器人作為機(jī)器人發(fā)展應(yīng)用的一個(gè)學(xué)科，也越來越受到人們的重視，發(fā)展也越來越快。

仿生機(jī)器人尾部作為其中仿生機(jī)器人的一個(gè)重要組成部分，其機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的特征、驅(qū)動(dòng)方式、關(guān)節(jié)自由度等對機(jī)器人的穩(wěn)定性起到很重要的影響。目前仿生機(jī)器人尾部機(jī)構(gòu)相對存在控制系統(tǒng)復(fù)雜，擺動(dòng)不靈活等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明提供了一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)，具有這樣的特征，包括：主活動(dòng)關(guān)節(jié)，為圓形結(jié)構(gòu)，通過球形副以及擺動(dòng)支座與仿生機(jī)器人身體連接；以及副活動(dòng)單元，通過彈簧以及關(guān)節(jié)連接件與主活動(dòng)關(guān)節(jié)連接。

在本發(fā)明提供的仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，副活動(dòng)單元包括多個(gè)副活動(dòng)關(guān)節(jié)，多個(gè)副活動(dòng)關(guān)節(jié)為大小依次遞減并順次連接的圓形結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明提供的仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，主活動(dòng)關(guān)節(jié)還具有均勻分布在圓形結(jié)構(gòu)上的彈簧支架定位孔。

在本發(fā)明提供的仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，連接件，具有連接件本體以及向兩側(cè)延伸的延伸段，延伸段的水平方向設(shè)置有連接件定位孔與連接件擺動(dòng)限位孔；十字鉸連接件，一端具有與延伸段相匹配的凹槽，所述凹槽的兩端的水平方向上設(shè)置有擺動(dòng)定位孔以及圓弧狀的凹形通孔；另一端的豎直方向設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)定位孔。擺動(dòng)定位孔與連接件定位孔連接，用于實(shí)現(xiàn)尾部的上下擺動(dòng)；凹形通孔與連接件擺動(dòng)限位孔連接，用于限制尾部上下擺動(dòng)的幅度；轉(zhuǎn)動(dòng)定位孔與主活動(dòng)關(guān)節(jié)以及副活動(dòng)單元連接，用于實(shí)現(xiàn)尾部的左右擺動(dòng)。

在本發(fā)明提供的仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，彈簧通過彈簧支架與彈簧支架定位孔對應(yīng)連接。

在本發(fā)明提供的仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)中，還可以具有這樣的特征：其中，彈簧的彈性系數(shù)范圍為0-100n/m。

發(fā)明的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)，因?yàn)榉律鷻C(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)的活動(dòng)關(guān)節(jié)為圓形結(jié)構(gòu)，并且大小依次遞減，因而該尾部機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好；主活動(dòng)關(guān)節(jié)與副活動(dòng)單元之間，以及各副活動(dòng)關(guān)節(jié)之間均通過彈簧以及關(guān)節(jié)連接件連接，關(guān)節(jié)連接件連接可以實(shí)現(xiàn)尾部的上下左右擺動(dòng)，且關(guān)節(jié)連接件上的凹形通孔可以限制尾部上下擺動(dòng)的幅度，使仿生機(jī)器人的擺動(dòng)更具仿生性；尾部活動(dòng)為被動(dòng)自由度，彈簧均勻分布在活動(dòng)關(guān)節(jié)上，使得尾部機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性好，尾部靠慣性擺動(dòng)，靠彈簧實(shí)現(xiàn)復(fù)位，使得擺動(dòng)更具柔韌性以及靈活形。只需通過一個(gè)外加的步進(jìn)電機(jī)控制主活動(dòng)關(guān)節(jié)，就可控制整個(gè)尾部的靈活擺動(dòng)。所以，本發(fā)明仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，尾部擺動(dòng)靈活，系統(tǒng)控制簡單的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)立體示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中主活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中彈簧支架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中關(guān)節(jié)連接件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中連接件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例中十字鉸連接件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中第五副活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)作具體闡述。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)立體示意圖。

如圖1所示，一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)100包括主活動(dòng)關(guān)節(jié)10、多個(gè)彈簧支架20、多個(gè)彈簧30、多個(gè)關(guān)節(jié)連接件40、以及副活動(dòng)單元50。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中主活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，主活動(dòng)關(guān)節(jié)10包括球形副11、擺動(dòng)支座12、連接鉸座13、彈簧支架定位孔14。

主活動(dòng)關(guān)節(jié)10為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)兩個(gè)十字交叉狀支撐軸，支撐軸交點(diǎn)過圓心。

球形副11設(shè)置在主活動(dòng)關(guān)節(jié)10靠近機(jī)器人身體一側(cè)的圓心處，與仿生機(jī)器人身體連接。

擺動(dòng)支座12設(shè)置在主活動(dòng)關(guān)節(jié)10靠近機(jī)器人身體一側(cè)，且設(shè)置在任意一個(gè)支撐軸的兩端，與仿生機(jī)器人身體連接。

連接鉸座13設(shè)置在主活動(dòng)關(guān)節(jié)10遠(yuǎn)離機(jī)器人身體一側(cè)的圓心處。

彈簧支架定位孔14設(shè)置在圓形結(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)離機(jī)器人身體的一側(cè)，與多個(gè)彈簧支架20中的一個(gè)對應(yīng)連接。在本實(shí)施例中，彈簧支架定位孔14的個(gè)數(shù)為4個(gè)，均勻分布在圓形結(jié)構(gòu)中。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中彈簧支架結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3所示，彈簧支架20為“t”型結(jié)構(gòu)，水平方向上設(shè)置有兩個(gè)通孔，垂直方向設(shè)置有一個(gè)通孔。彈簧支架20通過水平方向上的兩個(gè)通孔與設(shè)置在主活動(dòng)關(guān)節(jié)10上的多個(gè)彈簧支架定位孔14對應(yīng)連接；通過垂直方向上的通孔與多個(gè)彈簧30對應(yīng)連接。

彈簧30的彈性系數(shù)范圍為0-100n/m，使用者可以根據(jù)實(shí)際情況選擇該彈性系數(shù)范圍內(nèi)的值。

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中關(guān)節(jié)連接件結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖4所示，關(guān)節(jié)連接件40包括連接件41與兩個(gè)十字鉸連接件42、43。關(guān)節(jié)連接件40一端與主活動(dòng)關(guān)節(jié)10連接，另一端與副活動(dòng)單元50連接。

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中連接件結(jié)構(gòu)示意圖。

連接件41，具有連接件本體411以及向兩側(cè)延伸的延伸段412，延伸段412的水平方向設(shè)置有連接件定位孔4121與連接件擺動(dòng)限位孔4122。連接件擺動(dòng)限位孔4122處設(shè)置有定位銷(圖中未標(biāo)明)。

兩個(gè)十字鉸連接件42、43結(jié)構(gòu)以及與連接件41的連接關(guān)系均相同，以其中一個(gè)為例做詳細(xì)描述。

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例中十字鉸連接件結(jié)構(gòu)示意圖。

十字鉸連接件42，一端具有與延伸段412相匹配的凹槽421，凹槽421的兩端的水平方向上設(shè)置有擺動(dòng)定位孔422以及圓弧狀的凹形通孔423；另一端的豎直方向設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)定位孔424。

擺動(dòng)定位孔422與連接件定位孔4121連接，組成一個(gè)擺動(dòng)副，用于實(shí)現(xiàn)尾部的上下擺動(dòng)。

凹形通孔423卡在連接件擺動(dòng)限位孔4122上的定位銷中，用于限制尾部上下擺動(dòng)的幅度。

轉(zhuǎn)動(dòng)定位孔424與連接鉸座13連接，組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，用于實(shí)現(xiàn)尾部的左右擺動(dòng)。

如圖1所示，副活動(dòng)單元50包括第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)51、第二副活動(dòng)關(guān)節(jié)52、第三副活動(dòng)關(guān)節(jié)53、第四副活動(dòng)關(guān)節(jié)54以及第五副活動(dòng)關(guān)節(jié)55。副活動(dòng)單元50通過彈簧30以及關(guān)節(jié)連接件40與主活動(dòng)關(guān)節(jié)連接10。

在本實(shí)施例中，第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)51、第二副活動(dòng)關(guān)節(jié)52、第三副活動(dòng)關(guān)節(jié)53以及第四副活動(dòng)關(guān)節(jié)54的結(jié)構(gòu)相似，大小依次遞減，以第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)51為例做詳細(xì)描述。

圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖7所示，第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)51為圓形結(jié)構(gòu)，兩側(cè)均具有連接鉸座511與均勻分布的多個(gè)彈簧支架定位孔512。

靠近主活動(dòng)關(guān)節(jié)10一側(cè)的多個(gè)彈簧支架定位孔512通過彈簧支座與多個(gè)彈簧40的另一端對應(yīng)連接。

靠近主活動(dòng)關(guān)節(jié)10一側(cè)的連接鉸座511與十字鉸連接件43上的轉(zhuǎn)動(dòng)定位孔連接，形成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

第二副活動(dòng)關(guān)節(jié)52與第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)51連接、第三副活動(dòng)關(guān)節(jié)53與第二副活動(dòng)關(guān)節(jié)52連接，第四副活動(dòng)關(guān)節(jié)54與第三副活動(dòng)關(guān)節(jié)53連接，連接方式均與第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)51以及主活動(dòng)關(guān)節(jié)10間的連接方式相同。

圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中第五副活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖8所示，第五副活動(dòng)關(guān)節(jié)55只在一側(cè)設(shè)有連接鉸座551與彈簧支架定位孔552。第五副活動(dòng)關(guān)節(jié)55的大小最小，以相同的連接方式與第四副活動(dòng)關(guān)節(jié)54連接。

仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)100的工作過程為：外加一個(gè)步進(jìn)電機(jī)(圖中未標(biāo)明)作為控制系統(tǒng)，主活動(dòng)關(guān)節(jié)10通過球形副11以及擺動(dòng)支座12與仿生機(jī)器人身體連接；副活動(dòng)單元20，通過彈簧30以及關(guān)節(jié)連接件40與主活動(dòng)關(guān)節(jié)10連接；第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)51、第二副活動(dòng)關(guān)節(jié)52、第三副活動(dòng)關(guān)節(jié)53、第四副活動(dòng)關(guān)節(jié)54以及第五副活動(dòng)關(guān)節(jié)55，大小依次遞減，并順次連接，連接方式同副活動(dòng)單元20與主活動(dòng)關(guān)節(jié)10之間的連接方式相同。

通過外加的一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制主活動(dòng)關(guān)節(jié)10的擺動(dòng)，靠慣性擺動(dòng)，靠彈簧實(shí)現(xiàn)復(fù)位，來依次帶動(dòng)后面副活動(dòng)單元20中第一副活動(dòng)關(guān)節(jié)21、第二副活動(dòng)關(guān)節(jié)22、第三副活動(dòng)關(guān)節(jié)23、第四副活動(dòng)關(guān)節(jié)24以及第五副活動(dòng)關(guān)節(jié)25的靈活擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)100的聯(lián)動(dòng)。

實(shí)施例的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的一種仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)，因?yàn)榉律鷻C(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)的活動(dòng)關(guān)節(jié)為圓形結(jié)構(gòu)，并且大小依次遞減，因而該尾部機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好；主活動(dòng)關(guān)節(jié)與副活動(dòng)單元之間，以及各副活動(dòng)關(guān)節(jié)之間均通過彈簧以及關(guān)節(jié)連接件連接，關(guān)節(jié)連接件連接可以實(shí)現(xiàn)尾部的上下左右擺動(dòng)，且關(guān)節(jié)連接件上的凹形通孔可以限制尾部上下擺動(dòng)的幅度，使仿生機(jī)器人的擺動(dòng)更具仿生性；尾部活動(dòng)為被動(dòng)自由度，彈簧均勻分布在活動(dòng)關(guān)節(jié)上，使得尾部機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性好，尾部靠慣性擺動(dòng)，靠彈簧實(shí)現(xiàn)復(fù)位，使得擺動(dòng)更具柔韌性以及靈活形。只需通過一個(gè)外加的步進(jìn)電機(jī)控制主活動(dòng)關(guān)節(jié)，就可控制整個(gè)尾部的靈活擺動(dòng)。所以，本發(fā)明仿生機(jī)器人柔性尾部機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，尾部擺動(dòng)靈活，系統(tǒng)控制簡單的特點(diǎn)。

上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。