带弹性肌腱驱动的仿生颈部机械结构

　　该结构主要面向仿生机器人运动特性验证场景，可搭载于足式仿生机器人、移动探测机器人平台，用于模拟生物颈部在非结构化地形行进过程中的柔顺缓冲、姿态自适应调整功能，解决刚性连接结构在越障、受冲击时头部载荷骤增、传感器数据失真的问题。从功能实现逻辑来看，整套结构采用串联肌腱伺服作动方案，通过弹性肌腱作为力传递与缓冲介质，替代传统刚性连杆的硬连接传递路径，当行走机构接触障碍物产生瞬时冲击时，弹性肌腱可通过自身弹性形变吸收部分冲击能量，同时配合串联布置的伺服作动器实时调整拉力分配，让头部质量块在冲击过程中保持相对平稳的姿态，避免搭载的视觉传感器、惯性测量单元因剧烈振动出现数据跳变，保障环境感知、位姿解算的准确性。

　　设计过程中优先考虑了质量分布对运动平顺性的影响，将头部质量块的安装位置、肌腱固定点坐标、伺服作动器输出行程做了匹配校核，所有铰接点均采用低摩擦回转副，减少肌腱传动过程中的迟滞损耗，弹性肌腱的预紧力可通过端部的张紧调节结构进行微调，适配不同头部载荷重量、不同行进速度下的柔顺性需求。安装边界方面，整套颈部结构的底部安装法兰与行走机构的上层安装平台直接适配，法兰上的安装孔位采用圆周均布设计，可兼容多数中小型足式机器人的顶部安装接口，结构整体的侧向摆动角度、俯仰角度均通过肌腱行程做了机械限位，避免运动过程中出现肌腱脱槽、结构干涉的问题。在实际工况适配中，该结构可完成两类典型运动测试：一类是模拟生物在快速转向、急停过程中的头部姿态稳定过程，

　　通过伺服作动器的协同拉力调整，抵消机身加减速带来的惯性力矩；另一类是越障冲击测试，当行走轮组接触障碍物产生垂直方向的冲击位移时，弹性肌腱的形变可拉长冲击作用时间，降低头部质量块受到的峰值加速度，这一特性对于搭载精密视觉传感器的野外探测机器人尤为重要，可有效减少镜头抖动带来的图像模糊问题。结构的杆件部分采用空心轻质合金管材，在保证结构刚度的前提下尽可能降低自身重量，避免额外增加行走机构的负载，所有肌腱导向轮均采用带深沟球轴承的导向结构，减少长期往复运动过程中的磨损，延长结构的无维护运行周期。从传动路径来看，每一组弹性肌腱对应一个独立的伺服作动器，控制逻辑上可通过力位混合控制实现不同的柔顺刚度调整，既可以在高速行进时调高刚度提升姿态响应速度，也可以在复杂碎石路面行进时调低刚度增强缓冲效果，适配不同的地形通行需求。