CN102211628A - 一种双腿步行器 - Google Patents

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金振林
张旭辉
高峰
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Yanshan University
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Abstract

一种双腿步行器，包括连接板和固联其上的两条结构相同的并联式腿，所述并联式腿包括四方型脚板、四方型基板和连于两者之间的四条结构相同的运动支链，所述四方型基板大于四方型脚板。在所述运动支链中，四条运动支链的下连杆通过下转动副分别连于垂直安装在脚板四个角上的转轴上，上连杆通过上转动副分别连于四方型基板的四个角上，在所述运动支链中，一对伸缩杆上下两端通过四个转动副分别与上连杆和下连杆相连，所述四个转动副转动轴线互相平行。本发明结构简单、承载能力强和工艺性好，可以根据实际需要构造成四或六腿步行器，可作为下肢残疾的人的新型代步工具，特别是可完成危险环境下的搬运、搜索和探测作业等任务。

Description

一种双腿步行器
 
技术领域   本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种双腿步行器。
背景技术    机器人的步行功能为扩大机器人的应用领域开辟了无限广阔的前景。双腿步行器对步行的环境质量要求低，既能在平地上行走，也能在复杂地面行走，对环境有较好的适应性，更重要的是双腿步行器灵活轻便，类似人类步行，因而其应用更为广泛。目前，双腿步行器的腿部结构大都采用串联式，虽然运动灵活，但承载能力较差。并联式的腿容易将电机置于机器人腰部或腰部附近，减小了运动负荷，较串联式承载能力大，如在日本研制出的世界上第一台能够实现载人步行的双腿步行器WL-16，其腿部结构是基于斯帝瓦特（Stewart ）平台，具有六个自由度，即每条腿是具有六个自由度的并联式腿。它的不足之处是：结构复杂。
发明内容    本发明的目的在于提供一种结构简单、承载能力强和工艺性好的双腿步行器。本发明主要是：每条腿具有三维移动和一维转动四个自由度的双腿步行器。
本发明所采用的技术方案是：这种双腿步行器主要包括连接板和固联其上的两条结构相同的并联式腿，在所述并联式腿中，四方型基板与四方型脚板之间采用四条结构相同的运动支链相连，构成并联闭环结构。在所述运动支链中，一对伸缩杆上下两端通过四个转动副分别与上连杆和下连杆相连，所述四个转动副转动轴线互相平行，所述一对伸缩杆同步伸缩。四条运动支链的上连杆通过上转动副分别连于四方型基板的四个角上。四条运动支链的下连杆通过下转动副分别连于垂直安装在四方型脚板四个角上的转轴上。最好斜对角的两个运动支链对应的两个上转动副转动轴线互相平行，而相邻的两个运动支链对应的两个上转动副转动轴线互相垂直。四方型基板大于四方型脚板，四方型基板和四方型脚板可以是整板，但最好是其上设有通孔，以减轻自重。上述两块四方型基板同与一块连接板并列相连，于是上述结构的两条并联式单腿连在一起组成了双腿步行器。通过四条运动支链中的四对伸缩杆的伸缩，可实现四方型脚板相对四方型基板的三维移动和一维转动，从而满足双腿步行所需的运动要求。该双腿步行器的运动控制由专门的控制系统实现。
本发明的有益效果是：本发明具有机器人运动学算法简单、结构简单、承载能力强和工艺性好等优点，可以根据实际需要构造成四或六腿步行器，可作为下肢残疾的人的新型代步工具，特别是可以完成危险环境下的搬运、搜索和探测作业等任务。
附图说明
图1是本发明立体结构示意图。
图2是图1中单腿的立体结构示意图。
图3是图2中运动支链的立体结构示意图。
具体实施方式
在图1、图2和图3所示的一种双腿步行器的示意图中，该双腿步行器包括连接板1和固联其上的两条结构相同的并联式腿2，所述并联式腿包括四方型脚板3、四方型基板4和连于四方型脚板和四方型基板之间的四条结构相同的运动支链5。所述四方型基板大于四方型脚板，四方型基板和四方型脚板其上设有通孔。在所述运动支链中，一对伸缩杆6上下两端通过四个转动副分别与上连杆7和下连杆8相连，所述一对伸缩杆同步伸缩；所述四个转动副转动轴线互相平行。四条运动支链的上连杆通过上转动副9分别连于四方型基板的四个角上。四条运动支链的下连杆通过下转动副10分别连于垂直安装在四方型脚板的四个角上的转轴11上。对应四条运动支链与四方型基板相联的四个上转动副转动轴线呈交叉布置，并且，斜对角的两个运动支链对应的两个上转动副转动轴线互相平行，而相邻的两个运动支链对应的两个上转动副转动轴线互相垂直。上述两块四方型基板同与一块连接板并列相连，于是上述结构的两条并联式单腿连在一起组成了双腿步行器。

Claims (2)

1.一种双腿步行器，包括连接板和固联其上的两条结构相同的并联式腿，所述并联式腿包括四方型脚板、四方型基板和连于两者之间的四条结构相同的运动支链，所述四方型基板大于四方型脚板。
2.在所述运动支链中，四条运动支链的下连杆通过下转动副分别连于垂直安装在脚板四个角上的转轴上，上连杆通过上转动副分别连于基板的四个角上，其特征是：在所述运动支链中，一对伸缩杆上下两端通过四个转动副分别与上连杆和下连杆相连，所述四个转动副转动轴线互相平行，所述一对伸缩杆同步伸缩，根据权利要求1所述的双腿步行器，其特征是：斜对角的两个运动支链对应的两个上转动副转动轴线互相平行，而相邻的两个运动支链对应的两个上转动副转动轴线互相垂直。
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