[00148585]仿生机械恐龙

1、课题来源与背景： 当前四足机器人均没有考虑到头尾部重量对行走稳定性的影响,其机械结构普遍存在以下一些缺陷： （1）腿部结构笨重且稳定性差。现有的机械关节一般采用箱式结构,重量较大,因此常选用大功率驱动电机,自重较重、成本较高; 由于大型四足仿生机械恐龙的整体重量较大,因此,腿部结构中的机械关节多采用齿轮传动以提高驱动力。但是,齿轮传动不具有自锁性,在运动过程中,容易出现倒转等不稳定因素。 （2）头颈部和尾部一般采用电机驱动,这种方式其机电系统结构复杂,关节多,在运动过程中仿生机械恐龙头颈部和尾部的受力变化情况非常复杂,从而导致其行走时稳定性很差,难以操控。 （3）整体结构一般采用电机驱动。但是电机驱动方式普遍存在转速较高,减速困难;转矩较小,因此大推力时需要花费的成本相应的也会偏高。 有鉴于此,需要对大型四足仿生机械恐龙的机械结构及驱动动力进行优化设计,使其具有结构简单,重量轻,动态响应速度快的特点,能够实现多种复杂的动作,并且方便进行重心调整,从而提高大型四足仿生机械恐龙的行走稳定性。 2、技术原理及性能指标： 由于关节的运动是一个低速大扭矩的运动,因此在润滑上采用滑动轴承加脂润滑方式。仿生机械恐龙的结构选择密度小强度大的材料,如铝合金、镁铝合金等;用油缸代替电机驱动关节运动,液压系统以液压油作为工作介质,电机或者内燃机带动液压泵将常压状态的液压油加压成高压油,然后高压油推动液压执行元件（液压缸）运动,油压降低。回到油箱,液压泵再将液压油加压,如此循环,实现液压系统的连续工作;同时对其结构进行优化,使其结构简单,便于操控,从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性。 3、技术的创造性与先进性： （1）在腿部结构中,通过足部减震装置、小腿关节和大腿关节相互配合实现机器人机体的前后和上下平稳运动,通过足部减震装置和髋关节相互作用实现机器人机体的左右平稳运动。 （2）颈部以及尾部都可以全方位的转动,从而有利于辅助提高行走的稳定性。 （3）躯干部的设计采用三角桁架结构,在保证仿生机械恐龙本身稳定性的同时又减轻的重量,提高了材料利用率。 （4）结构简单、紧凑。机械腿利用板式结构取代箱式结构,大大降低了整体重量。 （5）各关节采用液压缸驱动,具有高功率密度、高效的优点。同时,液压缸本身还具有体积小、重量轻、能够实现无极调速、以及换向容易的优点,另外对其结构进行优化,使其关节结构简单,便于操控,从而大大增强了仿生机械恐龙运动过程中的稳定性。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性及应用情况： 本项目通过多次实验,此种实现方法能够很好的达到项目要求,使用的液压缸驱动方式能够使用在机器人的各个关节上,长时间运行稳定可靠,目前项目有待实现产业化。 5、成果简介： 本项目所要解决的技术问题是解决如何简化大型四足仿生机械恐龙的机械结构,提高行走稳定性的问题。 为了解决上述技术问题,本项目所采用的技术方案是提供一种仿生机械恐龙,包括躯干部以及连接在所述躯干部上的头颈部、尾部和四条机械腿,头颈部和尾部上分别设有实现颈部和尾部全方位转动的第一机械关节,每一条所述机械腿包括依次连接的髋关节、大腿关节、小腿关节和足部减震装置,小腿关节、大腿关节和髋关节分别包括用于改变小腿关节与大腿关节、大腿关节与髋关节以及机械腿与躯干部之间角度的第二机械关节、第三机械关节和第四机械关节,且小腿关节转轴轴线与大腿关节转轴轴线平行,大腿关节转轴轴线与髋关节转轴轴线垂直,第一、第二、第三和第四机械关节均采用液压缸驱动。