專利名稱：一種四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人的步行結(jié)構(gòu)，特別系一種四足步行機(jī)器人的步 行移動(dòng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)器人的移動(dòng)方式主要有輪式、履帶式、步行式和混合式幾種。其中輪式 和履帶式的移動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡單，但其運(yùn)動(dòng)受環(huán)境限制，運(yùn)動(dòng)能力較弱。步行機(jī) 器人能夠在不平的路面上穩(wěn)定行走，可以取代輪式和履帶式完成一些復(fù)雜環(huán)境 中的運(yùn)輸作業(yè)。
步行機(jī)器人主要依據(jù)具有足的數(shù)量來劃分。兩足的模仿人或鳥類行動(dòng)，四 足的模仿哺乳動(dòng)物和爬行動(dòng)物，六足的模仿昆蟲，八足的模仿蜘蛛等。
其技術(shù)發(fā)展主要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段第1份有文獻(xiàn)資料記載的步行機(jī)構(gòu)是
在1870年，是由俄羅斯機(jī)械師P. L. Chebyshev發(fā)明的模仿行走的四桿機(jī)構(gòu)。 1893年，L.A.Rygg實(shí)用新型的機(jī)械馬步行機(jī)構(gòu)在美國專利局登記，這是第1 份有關(guān)有腿系統(tǒng)的專利。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多足機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展也進(jìn) 入了第2階段。1977年第1個(gè)計(jì)算機(jī)控制的有腿機(jī)器人在俄亥俄州立大學(xué)進(jìn)行 了實(shí)驗(yàn)。但這類步行機(jī)器人的設(shè)計(jì)存在能量消耗巨大的問題，其實(shí)用性受到了 很大的限制。為了解決這個(gè)問題，步行機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)入了第3個(gè)階段。1983 年0detics公司研發(fā)了第1個(gè)商用的步行機(jī)器人，主要用于核電站的檢査。 1990年之后步行機(jī)器人主要進(jìn)入了兩足機(jī)器人的研制階段。
四足步行機(jī)器人由于其步行動(dòng)作的穩(wěn)定性高，越障能力強(qiáng)，并且四足機(jī)器 人是以模仿四足動(dòng)物如狗、壁虎等的方式制造的，所以近年來開發(fā)出了多種四 足步行機(jī)器人。
根據(jù)仿生學(xué)的原理和步行移動(dòng)的控制能力，通常四足步行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方 式是三足接觸地面，支承本體的重量并保持穩(wěn)定性， 一足抬起，向前或向后
3移動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)，然后再接觸地面。這樣，四足交替地切換接地足和移動(dòng)足， 一邊支承機(jī)器人的重量， 一邊移動(dòng)。
作為現(xiàn)有技術(shù)的多足步行機(jī)器人存在以下問題①每個(gè)足有三個(gè)關(guān)節(jié)，每 個(gè)關(guān)節(jié)分別由馬達(dá)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，則四個(gè)足就有十二個(gè)馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)，這樣機(jī)器人 的制造成本和機(jī)器人本體的重量就增加了。②實(shí)現(xiàn)相同的運(yùn)動(dòng)功能，機(jī)械傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，也增加了制造成本和機(jī)器人的重量。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是擬提供一種減少驅(qū)動(dòng)部的數(shù)目、減少復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)，降低制造成本及減輕重量的四足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)方案予以解決
一種四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，其特征在于在機(jī)架的前部和后部分別 對(duì)稱設(shè)置一套兩足驅(qū)動(dòng)組件；
所述兩足驅(qū)動(dòng)組件是由左右對(duì)稱相同的行走腿配置構(gòu)成；
所述行走腿的結(jié)構(gòu)是，在機(jī)架的上方或下方配置一根垂直旋轉(zhuǎn)軸，以垂直 旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)軸連接一在水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)轉(zhuǎn)桿，在移動(dòng)轉(zhuǎn)桿的上方或下方連 接固定由支架支撐的水平旋轉(zhuǎn)軸，水平旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接一在垂直平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的 上下轉(zhuǎn)桿；
上下轉(zhuǎn)桿以轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)與機(jī)械腿桿連接，機(jī)械腿桿的桿部滑動(dòng)插入移動(dòng)轉(zhuǎn)桿 的滑孔內(nèi)。
所述機(jī)架由前機(jī)架和后機(jī)架兩部分由連接板以軸銷連接構(gòu)成。 所述機(jī)械腿桿的下端由螺栓連接圓盤形著地盤。 在所述移動(dòng)轉(zhuǎn)桿的滑孔內(nèi)配置一滑套，所述機(jī)械腿桿的桿部插入滑套內(nèi)。 所述垂直旋轉(zhuǎn)軸和水平旋轉(zhuǎn)軸分別由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。 所述機(jī)架的上方或下方與垂直旋轉(zhuǎn)軸之間以滾珠相互連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)①減少了驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的數(shù)量，同 樣實(shí)現(xiàn)四足行走的機(jī)器人由十二件馬達(dá)減少為八件，結(jié)構(gòu)簡單，降低機(jī)器人重 量，操縱方便，成本降低。②本技術(shù)方案布置結(jié)構(gòu)比較緊湊，行動(dòng)方便。③支撐旋轉(zhuǎn)的角度大，實(shí)現(xiàn)行走的距離大、速度快、機(jī)動(dòng)靈活性強(qiáng)。④每條足具有 相同的結(jié)構(gòu)，制造簡單，操控方便。
圖1為本實(shí)用新型四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)整體配置結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施
方式立體示意圖2圖1中機(jī)械腿桿部件的局部視圖3為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，機(jī)架與垂直旋轉(zhuǎn)軸之間以滾珠相互連 接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，l是機(jī)架，2是垂直旋轉(zhuǎn)軸，3是移動(dòng)轉(zhuǎn)桿，4是水平旋轉(zhuǎn)軸，5是 支撐殼，6是上下轉(zhuǎn)桿，7是機(jī)械腿桿，8是滑套，9是著地盤，IO是連接板， 11是滾珠。
(五) 具體實(shí)施方法
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。
一種四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，在機(jī)架的前部和后部分別對(duì)稱設(shè)置一套 兩足驅(qū)動(dòng)組件。所述機(jī)器人配置為前后兩套，更便于其靈活機(jī)動(dòng)性。
所述兩足驅(qū)動(dòng)組件是由左右對(duì)稱相同的行走腿配置構(gòu)成，擬人化，左右可 以分別行動(dòng)，機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)。
所述行走腿的結(jié)構(gòu)是，在機(jī)架1的上方或者下方配置一根垂直旋轉(zhuǎn)軸2， 以垂直旋轉(zhuǎn)軸2為轉(zhuǎn)軸連接一在水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)轉(zhuǎn)桿3，在移動(dòng)轉(zhuǎn)桿3的 上方或下方連接固定由支撐殼5支撐的水平旋轉(zhuǎn)軸4，水平旋轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)連接 一在垂直平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的上下轉(zhuǎn)桿6。每條腿在垂直與水平的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸控制下 尤如一個(gè)萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)全方位動(dòng)作，而所需要使用的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)數(shù)量 卻不多，是一個(gè)具有新穎和創(chuàng)造性的結(jié)構(gòu)。相關(guān)的提升和移動(dòng)機(jī)構(gòu)部件既可以 設(shè)置在機(jī)架1的上方，也可以設(shè)置在機(jī)架1的下方，同樣的原理和結(jié)構(gòu)，可視 整體其它部件的配置和占用空間而定。
上下轉(zhuǎn)桿6以轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)與機(jī)械腿桿7連接，機(jī)械腿桿7的桿部滑動(dòng)插入移
5動(dòng)轉(zhuǎn)桿3的滑孔內(nèi)。轉(zhuǎn)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)軸4，轉(zhuǎn)動(dòng)上下轉(zhuǎn)桿6，可以抬起機(jī)械腿桿7， 再轉(zhuǎn)動(dòng)垂直旋轉(zhuǎn)軸2，使移動(dòng)轉(zhuǎn)桿3水平移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械腿桿7橫向前進(jìn)或后 退，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)垂直旋轉(zhuǎn)軸2和水平旋轉(zhuǎn)軸4，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿桿7的抬起和跨步 的混合動(dòng)作。
機(jī)架1由前機(jī)架和后機(jī)架兩部分由連接板10以軸銷連接構(gòu)成。為了增加機(jī) 器人動(dòng)作的靈活性，機(jī)架1由前機(jī)架和后機(jī)架兩部分組成，由連接板10以軸 銷連接。
機(jī)械腿桿7的下端由螺栓連接圓盤形著地盤9。使得機(jī)械腿桿7的站立和 行走更加穩(wěn)定可靠，下端用螺紋聯(lián)接便于拆卸和更換。
在移動(dòng)轉(zhuǎn)桿3的滑孔內(nèi)配置一滑套8，所述機(jī)械腿桿7的桿部插入滑套8 內(nèi)。為了減少機(jī)械腿桿7在移動(dòng)轉(zhuǎn)桿3滑孔內(nèi)滑動(dòng)的摩擦阻力，在的滑孔內(nèi)配
置一滑套8。
垂直旋轉(zhuǎn)軸2和水平旋轉(zhuǎn)軸4分別由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。機(jī)器人由控制器程序控 制馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)垂直旋轉(zhuǎn)軸2和水平旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行動(dòng)。
機(jī)架1的上方或下方與垂直旋轉(zhuǎn)軸2之間以滾珠11相互連接。當(dāng)機(jī)械腿 桿7實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，移動(dòng)轉(zhuǎn)桿3與機(jī)架1之間會(huì)有摩擦，在兩者接觸處 采用滾珠ll，把面接觸轉(zhuǎn)換為點(diǎn)接觸，可減輕移動(dòng)轉(zhuǎn)桿3與機(jī)架1之間的磨損。
本實(shí)用新型同樣實(shí)現(xiàn)四足行走的機(jī)器人由十二件馬達(dá)減少為八件，結(jié)構(gòu)簡 單，降低機(jī)器人重量，操縱方便，成本降低。
權(quán)利要求1.一種四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，其特征在于在機(jī)架的前部和后部分別對(duì)稱設(shè)置一套兩足驅(qū)動(dòng)組件；所述兩足驅(qū)動(dòng)組件是由左右對(duì)稱相同的行走腿配置構(gòu)成；所述行走腿的結(jié)構(gòu)是，在機(jī)架(1)的上方或下方配置一根垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)，以垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)為轉(zhuǎn)軸連接一在水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)轉(zhuǎn)桿(3)，在移動(dòng)轉(zhuǎn)桿(3)的上方或下方連接固定由支撐殼(5)支撐的水平旋轉(zhuǎn)軸(4)，水平旋轉(zhuǎn)軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)連接一在垂直平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的上下轉(zhuǎn)桿(6)；上下轉(zhuǎn)桿(6)以轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)與機(jī)械腿桿(7)連接，機(jī)械腿桿(7)的桿部滑動(dòng)插入移動(dòng)轉(zhuǎn)桿(3)的滑孔內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述機(jī)架 (1)由前機(jī)架和后機(jī)架兩部分由連接板(IO)以軸銷連接構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述機(jī)械 腿桿(7)的下端由螺栓連接圓盤形著地盤(9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述 移動(dòng)轉(zhuǎn)桿(3)的滑孔內(nèi)配置一滑套(8)，所述機(jī)械腿桿(7)的桿部插入滑套(8) 內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述垂 直旋轉(zhuǎn)軸(2)和水平旋轉(zhuǎn)軸(4)分別由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述機(jī)架 (1)的上方或下方與垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)之間以滾珠(11)相互連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人的步行移動(dòng)結(jié)構(gòu)。一種四足步行機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，在機(jī)架的前部和后部分別對(duì)稱設(shè)置一套兩足驅(qū)動(dòng)組件；所述兩足驅(qū)動(dòng)組件是由左右對(duì)稱相同的行走腿配置構(gòu)成；所述行走腿的結(jié)構(gòu)是，在機(jī)架(1)的上方或下方配置一根垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)，以垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)為轉(zhuǎn)軸連接一在水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)轉(zhuǎn)桿(3)，在移動(dòng)轉(zhuǎn)桿(3)的上方或下方連接固定由支撐殼(5)支撐的水平旋轉(zhuǎn)軸(4)，水平旋轉(zhuǎn)軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)連接一在垂直平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的上下轉(zhuǎn)桿(6)；上下轉(zhuǎn)桿(6)以轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)與機(jī)械腿桿(7)連接，機(jī)械腿桿(7)的桿部滑動(dòng)插入移動(dòng)轉(zhuǎn)桿(3)的滑孔內(nèi)。本實(shí)用新型同樣實(shí)現(xiàn)四足行走的機(jī)器人由十二件馬達(dá)減少為八件，結(jié)構(gòu)簡單，降低機(jī)器人重量，操縱方便，成本降低。
文檔編號(hào)B62D57/00GK201343082SQ20082015795
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者惠建俊, 王麗慧, 陳緣卿 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)