本發(fā)明涉及機(jī)器人，具體涉及一種連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，四足機(jī)器人作為一種能夠模擬人的行走、奔跑等動(dòng)作的仿生機(jī)器人，具有廣泛的應(yīng)用前景，如在救援、探索、軍事等領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的潛力。然而盡管四足機(jī)器人的設(shè)計(jì)和性能在近年來(lái)得到了顯著提升，但目前業(yè)界主要聚焦于四足機(jī)器人腿足運(yùn)動(dòng)機(jī)理與控制理論，模擬脊椎運(yùn)動(dòng)特性方面，仍存在諸多挑戰(zhàn)和局限性。

2、動(dòng)物脊柱作為主要支撐和運(yùn)動(dòng)的身體部位之一，是一個(gè)高度復(fù)雜且連續(xù)的結(jié)構(gòu)，它具有獨(dú)特的柔韌性、連續(xù)性和適應(yīng)性，在行走、奔跑、跳躍等動(dòng)作中提供所需的彎曲能力，使動(dòng)物的動(dòng)作靈活、穩(wěn)定。目前四足機(jī)器人大多采用剛性連接，限制了其適應(yīng)不同類型的環(huán)境，運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性和靈活性也受到了嚴(yán)重的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人及其使用方法，包括一種連續(xù)仿生脊柱，通過(guò)連續(xù)仿生脊柱各段連續(xù)彎曲變形構(gòu)成整體的變形進(jìn)而使連續(xù)仿生脊柱整體大角度彎曲，該仿連續(xù)仿生脊柱發(fā)揮連續(xù)體的優(yōu)勢(shì)，使其既能具備生物結(jié)構(gòu)的柔順性，又能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，包括：

4、脊柱前固定件；

5、脊柱后固定件，所述脊柱前固定件和所述脊柱后固定件間隔一定距離設(shè)置；

6、連續(xù)仿生脊柱，所述連續(xù)仿生脊柱包括脊柱體、彈性連接件、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和牽引件，多個(gè)所述脊柱體間隔一定距離連續(xù)排布，相鄰所述脊柱體通過(guò)彈性連接件相連，最前端的所述脊柱體固定在脊柱前固定件上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在最末端的所述脊柱體和所述脊柱后固定件上，所述牽引件一端與最前端的所述脊柱體固定，中部連續(xù)穿設(shè)其余多個(gè)所述脊柱體，另一端與所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸固定。

7、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，3個(gè)所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)呈三角形分布在固定在最末端的所述脊柱體和所述脊柱后固定件上，3根牽引件呈三角形分布，每一所述牽引件一端與最前端的所述脊柱體固定，中部連續(xù)穿設(shè)其余多個(gè)所述脊柱體，另一端與一個(gè)所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸固定。

8、進(jìn)一步地，所述彈性連接件包括彈性體，相鄰所述脊柱體通過(guò)一組所述彈性體彈性相連，每組彈性體均包括3個(gè)呈三角形分布的彈性體，所有組的3個(gè)彈性體的中心點(diǎn)連線形成的三角形均與3個(gè)牽引件的中心點(diǎn)連線形成的三角形同軸對(duì)稱。

9、進(jìn)一步地，所述彈性體為拉簧。

10、進(jìn)一步地，所述脊柱體為三角臂結(jié)構(gòu)且包括3個(gè)支撐臂，3個(gè)所述彈性體分別固定在3個(gè)所述支撐臂上，3個(gè)所述牽引件分別固定或穿設(shè)所述3個(gè)所述支撐臂。

11、進(jìn)一步地，3個(gè)所述牽引件的中心點(diǎn)連線形成的三角形為等邊三角形，相應(yīng)地，每組彈性體中，3個(gè)所述彈性體的中心點(diǎn)連線形成的三角形為等邊三角形。

12、進(jìn)一步地，還包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接件，相鄰所述脊柱體通過(guò)所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件相連，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括2個(gè)萬(wàn)向節(jié)支撐座和1個(gè)十字萬(wàn)向節(jié)軸，在相鄰所述脊柱體中，一個(gè)所述萬(wàn)向節(jié)支撐座固定在其中一個(gè)所述脊柱體上，另一個(gè)所述萬(wàn)向節(jié)支撐座固定在另一個(gè)所述脊柱體上，2個(gè)所述萬(wàn)向節(jié)支撐座通過(guò)十字萬(wàn)向節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

13、進(jìn)一步地，所述牽引件為牽引繩。

14、進(jìn)一步地，所述脊柱前固定件和所述脊柱后固定件上均設(shè)有2個(gè)對(duì)稱設(shè)置的腿部，4個(gè)腿部呈矩形分布，所述腿部包括大腿、小腿、足底、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在所述脊柱前固定件或所述脊柱后固定件上，所述第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸和所述第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸間隔一定角度設(shè)置，所述大腿固定在所述第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，所述小腿與所述大腿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在大腿上，所述第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述小腿固定，所述足底設(shè)在所述小腿底部。

15、一種連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人的使用方法，應(yīng)用于上述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，包括：

16、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)牽引件伸長(zhǎng)或縮短，使彈性連接件和連續(xù)仿生脊柱彎曲。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

18、本發(fā)明在使用時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)牽引件轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)牽引件伸長(zhǎng)或縮短，從而使彈性連接件和連續(xù)仿生脊柱彎曲，另外，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)牽引件轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)連續(xù)仿生脊柱彎曲的方向，使連續(xù)仿生脊柱向豎直和水平方向的彎曲，本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置連續(xù)仿生脊柱，能夠很好地模擬自然界中的犬類生物脊柱的彎曲，既能具備生物結(jié)構(gòu)的柔順性，又能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境。

技術(shù)特征：

1.一種連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于：

10.一種連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人的使用方法，應(yīng)用于上述權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種連續(xù)體仿生脊柱的四足機(jī)器人及其使用方法，包括脊柱前固定件，脊柱后固定件，脊柱前固定件和脊柱后固定件間隔一定距離設(shè)置，連續(xù)仿生脊柱包括脊柱體、彈性連接件、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和牽引件，多個(gè)脊柱體間隔一定距離連續(xù)排布，相鄰脊柱體通過(guò)彈性連接件相連，最前端的脊柱體固定在脊柱前固定件上，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在最末端的脊柱體和脊柱后固定件上，牽引件一端與最前端的脊柱體固定，中部連續(xù)穿設(shè)其余多個(gè)脊柱體，另一端與轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸固定。本發(fā)明通過(guò)連續(xù)仿生脊柱各段連續(xù)彎曲變形構(gòu)成整體的變形進(jìn)而使連續(xù)仿生脊柱整體大角度彎曲，該仿連續(xù)仿生脊柱發(fā)揮連續(xù)體的優(yōu)勢(shì)，使其既能具備生物結(jié)構(gòu)的柔順性，又能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：郭朝,柯景崴,雷飛,蘇家豪,劉思宇,盧春雷,姜翔韜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29