CN102092429B

CN102092429B - 一种双腿行走机构

Info

Publication number: CN102092429B
Application number: CN 201110071881
Authority: CN
Inventors: 李彬; 赵新华
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: CN102092429A

Abstract

本发明公布一种双腿行走机构，涉及机器人技术、医疗康复辅助器械等技术领域。它由平台和两条腿组成；所说的两条腿具有相同的闭环形式运动链；每一条腿有两个自由度；通过控制相应的驱动电机，可实现脚的抬起和落下运动，通过协调两腿的运动，可实现机构的站起、下蹲、俯仰以及行走、跑动、转弯、跳跃运动。本发明的有益效果是：该机构不仅有很好的行走、转弯能力，而且还能实现跑动、跳跃运动，并且机构简单、运动灵活、易于控制，可应于移动机器人的行走以及相关的娱乐装置。

Description

一种双腿行走机构

【技术领域】

本发明涉及移动机器人技术领域，特别涉及一种双腿行走机构。

【背景技术】

1959年，世界上诞生了第一台工业机器人，开创了机器人发展的新纪元。随着科学技术的发展，仿人型机器人的研究与应用迅猛发展。世界著名机器人专家、日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能”。其中双足行走是步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。伟大的发明家爱迪生也曾说过这样一句话：“上帝创造人类，两条腿是最美妙的杰作”。双足步行系统具有非常丰富的动力学特性，对步行的环境要求很低，既能在平地上行走，也能在非结构性的复杂地面上行走，对环境有很好的适应性。步行功能的具备为扩大机器人的应用领域开辟了无限广阔的前景。

研究双足步行机器人的原因和目的，主要有以下几个方面：希望研制出双足步行机构，使它们能在许多结构和非结构环境中行走，以代替人进行作业或延伸和扩大人类的活动领域；希望更多得了解和掌握人类得步行特性，并利用这些特性为人类服务，例如：人造假肢。双足步行系统具有丰富的动力学特性，在这方面的研究可以拓宽力学及机器人的研究方向；双足步行机器人可以作为一种智能机器人在人工智能中发挥重要的作用。

目前除了类人型双足机器人行走机构外，一直没有其它的行走效果显著的双腿行走机构问世。现有的技术中，类人型双足行走机构为实现行走、转弯、下蹲\站起、跑动、跳跃等动作，就需增加相应的关节自由度，也就意味着使用更多的驱动电机，这一方面增加了机构腿部的负载，使得其运动惯性加大，降低了机构运动的灵活性，另一方面，使得机构的设计、制造、维护及控制成本都大幅增加。因此，如何设计出结构简单、满足运动需要的行走机构对于机构研究人员来说，是一项急需解决的工作。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种结构简单、控制容易、能实现下蹲、站起、行走、转弯、跑动及跳跃运动的双腿行走机构。

本发明应用于双腿行走机构，它包括平台1、电机一2、电机二3、转动副一4、转台一5、转台二18、腿一I和腿二II；腿一I和腿二II具有相同的结构，且为闭环运动链形式，腿一I由电机三6、主动臂一7、辅助臂一8、铰链一9、从动臂一10、辅助臂二11、脚12、辅助臂三13、从动臂二14、铰链二15、主动臂二16、电机四17组成。其中电机一2、电机二3分别控制腿二II和腿一I的转向运动，以实现机构的转弯运动；对于腿一I，通过控制电机三6、电机四17分别带动主动臂一7、主动臂二16转动，从而实现脚12的抬起及落地运动，腿二II的控制实现方法与腿一I相同。通过协调控制腿一I和腿二II的驱动电机和电机一2、电机二3，可实现行走机构的下蹲、站起、行走、转弯、跑动和跳跃运动。

所说的腿一I和腿二II具有相同的结构，且为闭环运动链形式，此种运动链形式结构简单，为所述的电机一2、电机二3、电机三6和电机四17均安装于平台1上，所述的所有杆件之间的铰链均为转动副；大大减少了双腿在行走过程中的运动惯性，提高了机构行走的灵活性。

本发明的有益效果是：

1、该机构不仅有很好的行走、转弯能力，而且还能实现跑动、跳跃运动，并且机构简单、运动灵活、易于控制。

2、闭环运动链形式的腿结构，具有承载力大、刚性好等特点。

3、以尽可能少的自由度配置，实现多种运动形式。

4、环境适应性强，能广泛应用于不同场合的行走机构。

【附图说明】

图1本发明的双腿行走机构的轴侧视图。

图2本发明的双腿行走机构的左视图。

图3本发明的双腿行走机构的主视图。

以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

【具体实施方式】

实施例1

一种双腿行走机构，它包括平台1、电机一2、电机二3、转动副一4、转台一5、转台二18、腿一I和腿二II；其特征在于腿一I和腿二II具有相同的结构，且为闭环运动链形式，腿一I由电机三6、主动臂一7、辅助臂一8、铰链一9、从动臂一10、辅助臂二11、脚12、辅助臂三13、从动臂二14、铰链二15、主动臂二16、电机四17组成。其中电机一2、电机二3分别控制腿二II和腿一I的转向运动，以实现机构的转弯运动；对于腿一I，通过控制电机三6、电机四17分别带动主动臂一7、主动臂二16转动，从而实现脚12的抬起及落地运动，腿二II的控制实现与腿一I相似。通过协调控制腿一I和腿二II的驱动电机和电机一2、电机二3，可实现行走机构的下蹲、站起、行走、转弯、跑动和跳跃运动。

所说的腿一I和腿二II具有相同的结构，且为闭环运动链形式，此种运动链形式结构简单，可将驱动电机安装于平台1上，大大减少了腿在行走过程中的运动惯性，提高了机构行走的灵活性。

本发明的双腿行走机构一共有6个自由度，由6个电机进行驱动，且所有电机均置于平台1上，能够实现机构的下蹲、站起、行走、转弯、跑动和跳跃运动。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，相关领域内的技术人员在此发明的基础上所进行的各种变化及变形，亦应属于本发明范畴，应由各权利要求所限定。

Claims

1.一种双腿行走机构，它包括平台(1)、电机一(2)、电机二(3)、转动副一(4)、转台一(5)、转台二(18)、腿一(Ⅰ)和腿二(Ⅱ)；其特征在于，腿一(Ⅰ)和腿二(Ⅱ)具有相同的结构，且为闭环运动链形式，腿一(Ⅰ)由电机三(6)、主动臂一(7)、辅助臂一(8)、铰链一(9)、从动臂一(10)、辅助臂二(11)、脚(12)、辅助臂三(13)、从动臂二(14)、铰链二(15)、主动臂二(16)、电机四(17)组成；其中电机一(2)、电机二(3)分别控制腿二(Ⅱ)和腿一(Ⅰ)的转向运动，以实现机构的转弯运动；对于腿一(Ⅰ)，通过控制电机三(6)、电机四(17)分别带动主动臂一(7)、主动臂二(16)转动，从而实现脚(12)的抬起及落地运动，腿二(Ⅱ)的控制实现方法与腿一(Ⅰ)相同；通过协调控制腿一(Ⅰ)和腿二(Ⅱ)以及电机一(2)、电机二(3)，即可实现行走机构的下蹲、站起、行走、转弯、跑动和跳跃运动。

2.如权利要求1所述的一种双腿行走机构，其特征为所述的电机一(2)、电机二(3)、电机三(6)和电机四(17)均安装于平台(1)上。

3.如权利要求1所述的一种双腿行走机构，其特征为所述铰链均为转动副。