新型十八自由度帶鏟斗機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型十八自由度帶鏟斗機器人，每一條機械腿分別通過一個驅(qū)動系統(tǒng)單獨控制運動；每一個驅(qū)動系統(tǒng)均采用三支鏈并聯(lián)機構(gòu)，第一支鏈結(jié)構(gòu)包括推桿a和第二桿件a，推桿a通過螺母和絲杠與身體主體相連，第二桿件a通過虎克鉸與推桿a連接，通過球鉸和對應(yīng)的機械腿連接；第二桿件a上固連著一個三角形平臺；第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)均包括推桿b和第二桿件b，其中，推桿b通過螺母和絲杠與身體主體相連；第二桿件b通過虎克鉸和推桿b相連，通過球鉸與三角形平臺相連。本發(fā)明是一個六自由度冗余驅(qū)動的移動平臺，承載能力強，行走穩(wěn)定，能耗小，控制系統(tǒng)簡單，易操作。
【專利說明】 新型十八自由度帶鏟斗機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及步行機器人【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種新型十八自由度帶鏟斗機器人。

【背景技術(shù)】
[0002]足式機器人被廣泛應(yīng)用在復(fù)雜崎嶇的地形環(huán)境，比如地震之后的救援工作經(jīng)常需要足式機器人去完成。與輪\履帶式機器人不同，足式機器人在運動過程中只需要幾個獨立的落腳點。在執(zhí)行救援任務(wù)時，機器人需要安裝感知傳感器(比如攝像頭、激光和聲納)來監(jiān)測周圍的環(huán)境，還需要安裝操作工具來完成諸如清障、開門、尋找并維修泄漏的管道等工作。在這些情況下，負(fù)重能力是一個重要的性能指標(biāo)。不同類型的足式機器人在腿的數(shù)目、機構(gòu)設(shè)計、自由度、重量、尺寸、負(fù)重、速度、穩(wěn)定性、控制算法和應(yīng)用場合都有差異。足式機器人經(jīng)常出現(xiàn)在復(fù)雜的救援環(huán)境，一般使用靜態(tài)步態(tài)以獲得較大的穩(wěn)定性。機器人的足數(shù)越多，穩(wěn)定性就會越好，但是結(jié)構(gòu)和控制就會愈加復(fù)雜。因此，提供一種多足、穩(wěn)定且控制簡單、易操作的機器人，成為目前行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種新型十八自由度帶鏟斗機器人，該機器人足數(shù)多、穩(wěn)定性好，同時具有控制簡單、易操作的特點。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0005]一種新型十八自由度帶鏟斗機器人，包括身體主體以及分兩組平均安裝在身體主體兩側(cè)的多條機械腿；其中，每一條機械腿分別通過一個驅(qū)動系統(tǒng)單獨控制運動；每一個驅(qū)動系統(tǒng)均采用三支鏈并聯(lián)機構(gòu)，所述三支鏈并聯(lián)機構(gòu)固連在身體主體上，并通過球鉸和對應(yīng)的機械腿連接；所述三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)包括第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)，其中，第一支鏈結(jié)構(gòu)位于三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)的外側(cè)，包括推桿a和第二桿件a，所述推桿a通過螺母和絲杠與身體主體相連，所述第二桿件a的一端通過虎克鉸與推桿a連接，第二桿件a的另一端通過球鉸和對應(yīng)的機械腿連接；所述第二桿件a上固連著一個三角形平臺；所述第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)均包括推桿b和第二桿件b，其中，推桿b通過螺母和絲杠與身體主體相連；所述第二桿件b的一端通過虎克鉸和推桿b相連，第二桿件b的另一端通過球鉸與三角形平臺相連。
[0006]優(yōu)選地，所述第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)的三條絲杠相互平行，且豎直放置，三條絲杠中心點在水平面上的投影連成等腰三角形；同時，第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)上的三個虎克鉸的第一轉(zhuǎn)動軸線都平行于等腰三角形的底邊，三個虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。
[0007]優(yōu)選地，三個推桿和三個第二桿件的長度不完全相同。
[0008]優(yōu)選地，身體主體包括機架和鏟斗，所述機架和鏟斗固連在一起；所述機架為不規(guī)則的矩形結(jié)構(gòu)，所述機械體為六條，六條機械腿分兩組平均安裝在機架上；其中，同一側(cè)的三條機械腿中，位于中間的機械腿的安裝位置相較于其前后兩條機械腿的安裝位置向外偏移一段距離；在六條機械腿的配合下，身體主體具有三維平移和三維轉(zhuǎn)動六個自由度。
[0009]優(yōu)選地，每一條機械腿均包括:電機支架、套筒、電機、皮帶、皮帶輪、腿部連接件、腿部控制桿、腿部第一桿件、腿部第二桿件和腿部第三桿件，其中，所述電機固定在電機支架上，電機通過皮帶帶動皮帶輪，皮帶輪帶動驅(qū)動系統(tǒng)的絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動驅(qū)動系統(tǒng)的螺母做直線運動；所述驅(qū)動系統(tǒng)的三角平臺和腿部控制桿通過球鉸連接；所述腿部連接件與電機支架通過第一轉(zhuǎn)動副連接，所述腿部第一桿件與腿部連接件通過第二轉(zhuǎn)動副連接；腿部第一桿件與腿部控制桿通過第三轉(zhuǎn)動副連接；腿部第一桿件與腿部第二桿件通過第四轉(zhuǎn)動副連接；所述腿部控制桿件與腿部第三桿件通過第五轉(zhuǎn)動副連接；所述腿部第二桿件與腿部第三桿件通過第六轉(zhuǎn)動副連接。
[0010]優(yōu)選地，第一轉(zhuǎn)動副方向與水平面垂直，第二轉(zhuǎn)動副至第六轉(zhuǎn)動副的軸線方向相互平行，并分別與第一轉(zhuǎn)動副方向和機械腿的矢狀面垂直，所述三支鏈并聯(lián)機構(gòu)是一個兩自由度平面并聯(lián)機構(gòu)，其中，兩自由度的平面并聯(lián)結(jié)構(gòu)為機械腿提供了矢狀面的平面運動；第一轉(zhuǎn)動副為機械腿提供了側(cè)擺運動。
[0011]優(yōu)選地，所述身體主體還包括防護罩，所述防護罩安裝與驅(qū)動系統(tǒng)的外部，并固連在身體主體上。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]1、通過一個三支鏈并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動腿部空間三維運動，驅(qū)動系統(tǒng)在身體中是固定的，不但便于防護，而且也可以最大程度的降低腿部的轉(zhuǎn)動慣量。驅(qū)動系統(tǒng)采用移動副作為驅(qū)動輸入。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于，通過螺母絲杠可以替代減速器，有效降低驅(qū)動成本但不影響驅(qū)動性能。對于驅(qū)動系統(tǒng)，由于腿末端距離身體較遠(yuǎn)，故而首先應(yīng)將運動等效傳遞到距離機身較近的地方。這樣小腿相對于機身的運動，就等效成了驅(qū)動系統(tǒng)所控制的桿件相對于身體的運動。此時腿的運動特性并未減少。只需對該桿件上的某個點(control點)添加球鉸并進行精確的位置控制即可使得機構(gòu)被完全約束。
[0014]2、腿部由平行四邊形機構(gòu)來進行相應(yīng)的運動傳動，能夠滿足速度和承載兩方面的要求。
[0015]3、身體主體是鏟斗，可以裝載重物，在六條腿的配合下，身體具有三維平移和三維轉(zhuǎn)動六個自由度，能夠完成鏟起物品的動作?？梢栽跓o人環(huán)境下，裝載，搬運，卸下重物。
[0016]4、身體的主體也可由鏟斗跟換為不同的組成部分，比如焊槍和夾持機構(gòu)。因為身體已經(jīng)具有空間6個自由度，在六條腿的配合運動下，能夠很好的完成焊接路徑規(guī)劃。并且替換掉鏟斗之后，機器人的身體很大的空間能夠裝配一自由度或兩自由度的夾持機構(gòu)。
[0017]5、機器人六條腿在身體兩側(cè)平均分布，機器人整體瘦長，可以通過較為狹窄的通道。機器人能夠向任意方向行走，適應(yīng)各種環(huán)境。
[0018]6、本發(fā)明是一個六自由度冗余驅(qū)動集行走、操作一體的移動平臺，承載能力強，行走穩(wěn)定，能耗小，控制系統(tǒng)簡單，易操作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0020]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為具有防護罩結(jié)構(gòu)，(b)為不具有防護罩結(jié)構(gòu)；
[0021]圖2是本發(fā)明中任意一組驅(qū)動系統(tǒng)和腿的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為細(xì)節(jié)圖(b)為整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中:1為防護罩、2為機架、3為鏟斗、4為第一條腿、5為第二條腿、6為第三條腿、7為第四條腿、8為第五條腿、9為第六條腿、10為電機支架、11為套筒、12為伺服電機、13為螺母、14為絲杠、15為皮帶輪、16為推桿、17為驅(qū)動系統(tǒng)第二桿件、18為三角形平臺、19為腿部控制桿、20為腿部第一桿件、21為腿部第二桿件(腳)、22為腿部第三桿件、23為腿部連接件、24為皮帶。

【具體實施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0024]本實施例提供了一種新型十八自由度帶鏟斗機器人，包括身體主體以及分兩組平均安裝在身體主體兩側(cè)的多條機械腿；其中，每一條機械腿分別通過一個驅(qū)動系統(tǒng)單獨控制運動；每一個驅(qū)動系統(tǒng)均采用三支鏈并聯(lián)機構(gòu)，所述三支鏈并聯(lián)機構(gòu)固連在身體主體上，并通過球鉸和對應(yīng)的機械腿連接；所述三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)包括第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)，其中，第一支鏈結(jié)構(gòu)位于三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)的外側(cè)，包括推桿a和第二桿件a，所述推桿a通過螺母和絲杠與身體主體相連，所述第二桿件a的一端通過虎克鉸與推桿a連接，第二桿件a的另一端通過球鉸和對應(yīng)的機械腿連接；所述第二桿件a上固連著一個三角形平臺；所述第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)均包括推桿b和第二桿件b，其中，推桿b通過螺母和絲杠與身體主體相連；所述第二桿件b的一端通過虎克鉸和推桿b相連，第二桿件b的另一端通過球鉸與三角形平臺相連。
[0025]進一步地，所述第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)的三條絲杠相互平行，且豎直放置，三條絲杠中心點在水平面上的投影連成等腰三角形；同時，第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)上的三個虎克鉸的第一轉(zhuǎn)動軸線都平行于等腰三角形的底邊，三個虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。
[0026]進一步地，三個推桿和三個第二桿件的長度不完全相同。
[0027]進一步地，身體主體包括機架和鏟斗，所述機架和鏟斗固連在一起；所述機架為不規(guī)則的矩形結(jié)構(gòu)，所述機械體為六條，六條機械腿分兩組平均安裝在機架上；其中，同一側(cè)的三條機械腿中，位于中間的機械腿的安裝位置相較于其前后兩條機械腿的安裝位置向外偏移一段距離；在六條機械腿的配合下，身體主體具有三維平移和三維轉(zhuǎn)動六個自由度。
[0028]進一步地，每一條機械腿均包括:電機支架、套筒、電機、皮帶、皮帶輪、腿部連接件、腿部控制桿、腿部第一桿件、腿部第二桿件和腿部第三桿件，其中，所述電機固定在電機支架上，電機通過皮帶帶動皮帶輪，皮帶輪帶動驅(qū)動系統(tǒng)的絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動驅(qū)動系統(tǒng)的螺母做直線運動；所述驅(qū)動系統(tǒng)的三角平臺和腿部控制桿通過球鉸連接；所述腿部連接件與電機支架通過第一轉(zhuǎn)動副連接，所述腿部第一桿件與腿部連接件通過第二轉(zhuǎn)動副連接；腿部第一桿件與腿部控制桿通過第三轉(zhuǎn)動副連接；腿部第一桿件與腿部第二桿件通過第四轉(zhuǎn)動副連接；所述腿部控制桿件與腿部第三桿件通過第五轉(zhuǎn)動副連接；所述腿部第二桿件與腿部第三桿件通過第六轉(zhuǎn)動副連接。
[0029]進一步地，第一轉(zhuǎn)動副方向與水平面垂直，第二轉(zhuǎn)動副至第六轉(zhuǎn)動副的軸線方向相互平行，并分別與第一轉(zhuǎn)動副方向和機械腿的矢狀面垂直，所述三支鏈并聯(lián)機構(gòu)是一個兩自由度平面并聯(lián)機構(gòu)，其中，兩自由度的平面并聯(lián)結(jié)構(gòu)為機械腿提供了矢狀面的平面運動；第一轉(zhuǎn)動副為機械腿提供了側(cè)擺運動。
[0030]進一步地，還包括防護罩，所述防護罩安裝與驅(qū)動系統(tǒng)的外部，并固連在身體主體上。
[0031]下面結(jié)合附圖對本實施例作進一步描述。
[0032]請同時參閱圖1 (a)、(b)和圖2 (a)、(b)。
[0033]如圖1(a)和(b)所示，本實施例包括:防護罩1、機架2、鏟斗3、第一條腿到第六條腿4-9。其中，兩個防護罩1、機架2、鏟斗3還有圖2(a)中的電機支架10(共六個)固連在一起，防護罩I同時保護3組驅(qū)動系統(tǒng)。第一條腿4、第二條腿5、第三條腿6安裝在身體左側(cè)；第四條腿7、第五條腿8、第六條腿9安裝在身體右側(cè)；第一條腿4和第三條腿6安裝位置和身體中心距離相等，第二條腿5相對第一條腿4和第三條腿6安裝位置距離身體中心更遠(yuǎn)。
[0034]所述的六條腿的機構(gòu)相同，各自的驅(qū)動系統(tǒng)也相同。
[0035]如圖2(a)和(b)所示，第一條腿4包括:電機支架10、套筒11、電機12、皮帶輪15、腿部控制桿19、腿部第一桿件20、腿部第二桿件21、腿部第三桿件22。其中三個電機12固定在電機支架10上，電機12通過皮帶24帶動皮帶輪15，皮帶輪15帶動絲杠14轉(zhuǎn)動，絲杠14的轉(zhuǎn)動帶動螺母13做直線運動，螺母13帶動推桿16做直線運動。三條絲杠14方向豎直，互相平行，絲杠14中心點在水平面上的投影可以連接成一個等腰三角形。推桿16和驅(qū)動系統(tǒng)第二桿件17通過虎克鉸連接，注意，三條推桿16和三個驅(qū)動系統(tǒng)第二桿件17的長度不完全相同。三角平臺18和安裝在外側(cè)推桿上的驅(qū)動系統(tǒng)第二桿件17固連在一起，其余兩個驅(qū)動系統(tǒng)第二桿件17則和三角平臺18通過球鉸連接。三角平臺18和腿部控制桿19也是通過球鉸連接。腿部連接件23和電機支架10通過第一轉(zhuǎn)動副連接，第一轉(zhuǎn)動副的軸線方向豎直。腿部第一桿件20和腿部連接件23通過在A處的第二轉(zhuǎn)動副；和腿部控制桿19通過在B處的第三轉(zhuǎn)動副連接；和腿部第二桿件21通過在D處的第四轉(zhuǎn)動副連接。腿部控制桿件19和腿部第三桿件22通過在C處的第五轉(zhuǎn)動副連接。腿部第二桿件21和腿部第三桿件22通過在E處的第六轉(zhuǎn)動副連接。上述的A、B、C、D、E處的轉(zhuǎn)動副軸線都互相平行，垂直于腿矢狀平面。
[0036]在本實施例中:
[0037]身體主體(包括機架、鏟斗和防護罩)、六組驅(qū)動系統(tǒng)和六條機械腿。其中，身體主體部分是一個大型鏟斗，可以裝載重物，在六條機械腿的配合下，身體具有三維平移和三維轉(zhuǎn)動六個自由度，能夠完成鏟起物品的動作。六條腿分兩組安裝在身體兩側(cè)。每一條腿都通過一個驅(qū)動系統(tǒng)控制運動。驅(qū)動系統(tǒng)包括是一個三支鏈并聯(lián)機構(gòu)，三支鏈并聯(lián)機構(gòu)固連在身體上，通過球鉸和腿連接。驅(qū)動系統(tǒng)的三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)中有一條支鏈結(jié)構(gòu)與另外兩條支鏈不同，由兩個部分組成，第一部分通過螺母絲杠和身體相連，第二部分和第一部分通過虎克鉸連接，通過球鉸和腿連接，在第二部分上固連著一個三角形平臺。兩條結(jié)構(gòu)相同的支鏈也由兩個部分構(gòu)成，第一部分通過螺母絲杠和身體相連；第二部分通過虎克鉸和第一部分相連，通過球鉸和上文所述的支鏈的三角形平臺相連。
[0038]所述的驅(qū)動系統(tǒng)的三支鏈并聯(lián)機構(gòu)三個絲杠平行，豎直放置，三條軌道中心點在水平面上的投影可以連成等腰三角形。并且，三條支鏈上的虎克鉸第一轉(zhuǎn)動軸線都平行上述等腰三角形的底邊，第二轉(zhuǎn)動軸線與第一軸線垂直相交。
[0039]所述的機器人身體由機架和鏟斗兩部分組成，這兩部分固連在一起。機器人六條腿分兩組安裝在機架上，同一側(cè)中間的腿的安裝位置相較于其前后兩條腿跟向外偏移一段距離。因此，機架是個不規(guī)則的矩形結(jié)構(gòu)。
[0040]所述的機械腿和身體主體由第一轉(zhuǎn)動副和第二轉(zhuǎn)動副連接，第一轉(zhuǎn)動副方向與水平面垂直，第二到第六轉(zhuǎn)動副的軸線方向相互平行，并與第一轉(zhuǎn)動副方向垂直，和機械腿的矢狀面垂直，所述三支鏈并聯(lián)機構(gòu)是一個兩自由度平面并聯(lián)機構(gòu)，其中，兩自由度的平面并聯(lián)結(jié)構(gòu)為機械腿提供了矢狀面的平面運動；第一轉(zhuǎn)動副為機械腿提供了側(cè)擺運動。轉(zhuǎn)動副為機器人腿部產(chǎn)生側(cè)擺運動，使得機器人髖部的旋轉(zhuǎn)與腿矢狀面并聯(lián)機構(gòu)的運動解耦，降低了控制難度。
[0041]所述的機器人，采用移動副作為驅(qū)動輸入。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于，通過螺母絲杠可以替代減速器，有效降低驅(qū)動成本但不影響驅(qū)動性能。因此驅(qū)動系統(tǒng)采用絲杠螺母的結(jié)構(gòu)。這樣機構(gòu)驅(qū)動部分已將難以實現(xiàn)防護一般的三連桿的串聯(lián)機構(gòu)，轉(zhuǎn)化為易于防護的單點運動控制。
[0042]所述的驅(qū)動系統(tǒng)共六組，也分兩組分別安裝在身體兩側(cè)，每組三個驅(qū)動系統(tǒng)外面安裝著防護罩，防護罩固連在機架上，能夠?qū)ζ渲械碾姍C、驅(qū)動器等電子元件有較好的防護作用。
[0043]本實施例提供的新型具有十八個自由度的操作行走一體化機器人，包括身體(機架、鏟斗和防護罩)、驅(qū)動系統(tǒng)和腿。機架由一個不規(guī)則矩形部件一個鏟斗組成，這兩個部件通過螺栓連接在一起作為固定的一個部件，即機器人的身體主體。六條腿分成兩組均勻分布在身體兩側(cè)。驅(qū)動系統(tǒng)是一個三支鏈并聯(lián)機構(gòu)，三支鏈并聯(lián)機構(gòu)固連在身體上，通過球鉸和腿連接。驅(qū)動系統(tǒng)的三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)中有一條支鏈結(jié)構(gòu)與另外兩條支鏈不同，由兩個部分組成，第一部分通過螺母絲杠和身體相連，第二部分和第一部分通過虎克鉸連接，通過球鉸和腿連接，在第二部分上固連著一個三角形平臺。兩條結(jié)構(gòu)相同的支鏈也由兩個部分構(gòu)成，第一部分通過螺母絲杠和身體相連；第二部分通過虎克鉸和第一部分相連，通過球鉸和上文所述的支鏈的三角形平臺相連。驅(qū)動系統(tǒng)外面安裝有防護罩對其進行保護，在身體中是固定的，不但便于防護，而且也可以最大程度的降低腿部的轉(zhuǎn)動慣量。機器人六條腿的機構(gòu)相同，是一個平行四邊形四桿機構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動副和身體相連。機器人每一條腿的三維運動通過同時控制驅(qū)動系統(tǒng)的三個電機來實現(xiàn)。整個機器人的行走和作業(yè)通過同時控制十八個電機來實現(xiàn)，本實施例具有機構(gòu)性能高，承載力強，能耗小，路面適應(yīng)性好，控制系統(tǒng)簡單，易操作的特點。
[0044]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種新型十八自由度帶鏟斗機器人，其特征在于，包括身體主體以及分兩組平均安裝在身體主體兩側(cè)的多條機械腿；其中，每一條機械腿分別通過一個驅(qū)動系統(tǒng)單獨控制運動；每一個驅(qū)動系統(tǒng)均采用三支鏈并聯(lián)機構(gòu)，所述三支鏈并聯(lián)機構(gòu)固連在身體主體上，并通過球鉸和對應(yīng)的機械腿連接；所述三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)包括第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)，其中，第一支鏈結(jié)構(gòu)位于三條支鏈并聯(lián)機構(gòu)的外側(cè)，包括推桿a和第二桿件a，所述推桿a通過螺母和絲杠與身體主體相連，所述第二桿件a的一端通過虎克鉸與推桿a連接，第二桿件a的另一端通過球鉸和對應(yīng)的機械腿連接；所述第二桿件a上固連著一個三角形平臺；所述第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)均包括推桿b和第二桿件b，其中，推桿b通過螺母和絲杠與身體主體相連；所述第二桿件b的一端通過虎克鉸和推桿b相連，第二桿件b的另一端通過球鉸與三角形平臺相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型十八自由度帶鏟斗機器人，其特征在于，所述第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)的三條絲杠相互平行，且豎直放置，三條絲杠中心點在水平面上的投影連成等腰三角形；同時，第一支鏈結(jié)構(gòu)、第二支鏈結(jié)構(gòu)和第三支鏈結(jié)構(gòu)上的三個虎克鉸的第一轉(zhuǎn)動軸線都平行于等腰三角形的底邊，三個虎克鉸的第二轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動軸線垂直相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型十八自由度帶鏟斗機器人，其特征在于，三個推桿和三個第二桿件的長度不完全相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型十八自由度帶鏟斗機器人，其特征在于，身體主體包括機架和鏟斗，所述機架和鏟斗固連在一起；所述機架為不規(guī)則的矩形結(jié)構(gòu)，所述機械腿為六條，六條機械腿分兩組平均安裝在機架上；其中，同一側(cè)的三條機械腿中，位于中間的機械腿的安裝位置相較于其前后兩條機械腿的安裝位置向外偏移一段距離；在六條機械腿的配合下，身體主體具有三維平移和三維轉(zhuǎn)動六個自由度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型十八自由度帶鏟斗機器人，其特征在于，每一條機械腿均包括:電機支架、套筒、電機、皮帶、皮帶輪、腿部連接件、腿部控制桿、腿部第一桿件、腿部第二桿件和腿部第三桿件，其中，所述電機固定在電機支架上，電機通過皮帶帶動皮帶輪，皮帶輪帶動驅(qū)動系統(tǒng)的絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動驅(qū)動系統(tǒng)的螺母做直線運動；所述驅(qū)動系統(tǒng)的三角平臺和腿部控制桿通過球鉸連接；所述腿部連接件與電機支架通過第一轉(zhuǎn)動副連接，所述腿部第一桿件與腿部連接件通過第二轉(zhuǎn)動副連接；腿部第一桿件與腿部控制桿通過第三轉(zhuǎn)動副連接；腿部第一桿件與腿部第二桿件通過第四轉(zhuǎn)動副連接；所述腿部控制桿件與腿部第三桿件通過第五轉(zhuǎn)動副連接；所述腿部第二桿件與腿部第三桿件通過第六轉(zhuǎn)動副連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型十八自由度帶鏟斗機器人，其特征在于，第一轉(zhuǎn)動副方向與水平面垂直，第二轉(zhuǎn)動副至第六轉(zhuǎn)動副的軸線方向相互平行，并分別與第一轉(zhuǎn)動副方向和機械腿的矢狀面垂直，所述三支鏈并聯(lián)機構(gòu)是一個兩自由度平面并聯(lián)機構(gòu)，其中，兩自由度的平面并聯(lián)結(jié)構(gòu)為機械腿提供了矢狀面的平面運動；第一轉(zhuǎn)動副為機械腿提供了側(cè)擺運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型十八自由度帶鏟斗機器人，其特征在于，所述身體主體還包括防護罩，所述防護罩安裝于驅(qū)動系統(tǒng)的外部，并固連在機架上。
【文檔編號】B62D57/032GK104444418SQ201410625528
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】高峰, 陳先寶, 金振林, 杜惠, 潘陽, 趙一楠 申請人:上海交通大學(xué)