CN102699915B - 一种多节式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明是一种多节式机器人，包括躯干和行走机构，躯干的前端和/或后端设有机械手，躯干包括若干个主体支架，相邻两个主体支架之间周向均匀设有三个原动件，行走机构包括沿躯干设置的若干个行走组件，行走组件包括行走支架和设在躯干两侧的行走足组，每个行走足组包括中足、前足和后足，行走支架上设有减速电机驱动的主动轴，主动轴的两端装有方向相反设置的曲柄，曲柄上设置有行走足铰接点，前足通过前足连杆与行走足铰接点铰接，后足通过后足连杆与行走足铰接点铰接，中足的中部直接与行走足铰接点铰接。本发明其结构合理，采用模块式组合结构，其组装、更换维修容易，躯干弯转动作灵活，行走时能保持身体平衡，并且控制简单，制作成本低。

Description

一种多节式机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是一种多节式机器人。

背景技术

废墟及危险环境中进行人员搜索、危险物探测与排除这些活动，当人无法操作时，就需要使用机器人辅助进行，因此该机器人必须有躯干转弯、行走功能，并能有前后抓取物品的机械手，能实现在各种复杂环境下的运动，能有一定的操作功能。但是现有的机器人制造复杂，不容易拼装、更换，制作成本高，同时机器人活动时躯干弯转不灵活，动作僵硬，控制复杂，不能很好的在废墟及危险环境中作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，动作灵活，采用组合结构的多节式机器人。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种多节式机器人，包括躯干和行走机构，躯干的前端和/或后端设有机械手，其特点是：所述的躯干包括若干个主体支架，相邻两个主体支架之间周向均匀设有三个原动件，所述的原动件包括电机驱动的齿轮和齿条，齿条前端与前端主体支架通过万向轴节铰接，齿条后端装在一个滑筒内，所述滑筒与后端主体支架铰接；

所述的行走机构包括沿躯干设置的若干个行走组件，所述的行走组件包括行走支架和设在躯干两侧的行走足组，每个行走足组包括中足、前足和后足，在行走支架前部设有前足限位杆，前足中部与前足限位杆铰接，在行走支架后部设有后足限位杆，后足中部与后足限位杆铰接，在前足限位杆和后足限位杆的上方行走支架上设有中足限位杆，所述的中足的上部设有滑槽，中足限位杆设在滑槽内，

行走支架上设有减速电机驱动的主动轴，主动轴的两端装有方向相反设置的曲柄，曲柄上设置有行走足铰接点，前足通过前足连杆与行走足铰接点铰接，后足通过后足连杆与行走足铰接点铰接，中足的中部直接与行走足铰接点铰接。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的躯干由若干节组成，每节包括两个主体支架和一个行走组件，行走组件设在两个主体支架之间，相邻两节主体支架之间通过三个原动件连接。

本发明通过主体支架和原动件构成机器人的躯干，每三个原动件周向均匀设在相邻两个主体支架之间，每个主体支架和原动件结构相同，形成模块化，可以互换，使制作组装、更换方便。本发明的行走机构是通过曲柄连杆驱动设在躯干两侧的行走足组的中足、前足和后足交替往复摆动前进的，其按照昆虫的步态规律实现爬行运动，不管在什么复杂环境下都能使机器人的身体保持平衡。

与现有技术相比，本发明其结构合理，采用模块式组合结构，其组装、更换维修容易，躯干弯转动作灵活，行走时能保持身体平衡，并且控制简单，制作成本低。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是躯干结构示意图；

图3是行走组件结构示意图；

图4是行走足组结构示意图；

图5是行走足组行走状态图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

一种多节式机器人，包括躯干和行走机构，躯干的前端和/或后端设有机械手1，机械手1可完成一定的抓取任务，所述的躯干包括若干个主体支架2，相邻两个主体支架2之间周向均匀设有三个原动件，所述的原动件包括电机驱动的齿轮和齿条7，齿条7前端与前端主体支架2通过万向轴节6铰接，齿条7后端装在一个滑筒8内，所述滑筒8与后端主体支架2铰接，铰接可以便于齿条7在滑筒8内运动；

所述的行走机构包括沿躯干设置的若干个行走组件，所述的行走组件包括行走支架17和设在躯干两侧的行走足组，每个行走足组包括中足4、前足3和后足5，在行走支架17前部设有前足限位杆11，前足3中部与前足限位杆11铰接，在行走支架17后部设有后足限位杆15，后足5中部与后足限位杆15铰接，在前足限位杆11和后足限位杆15的上方行走支架17上设有中足限位杆9，所述的中足4的上部设有滑槽10，中足限位杆9设在滑槽10内，

行走支架17上设有减速电机驱动的主动轴18，主动轴18的两端装有方向相反设置的曲柄13，曲柄13上设置有行走足铰接点14，前足3通过前足连杆12与行走足铰接点14铰接，后足5通过后足连杆16与行走足铰接点14铰接，中足4的中部直接与行走足铰接点14铰接。

该机器人由ARM Cortex-M3控制器控制。

所述的躯干由若干节组成，根据需要可以设为三节，每节包括两个主体支架2和一个行走组件，行走组件设在两个主体支架2之间，相邻两节主体支架之间通过三个原动件连接，这样就形成三节躯干三个行走组件的结构。

躯干可以包括六个圆形的主体支架2，相邻两个主体支架2之间周向均匀设有三个原动件，三个原动件之间呈120度设置，当躯干需要弯转时，通过电机驱动的齿轮和齿条7，齿条7在滑筒8内移动，齿条7变长或短使齿条7前端的主体支架2随之发生倾斜改变，多个相邻两个主体支架2之间的原动件同时工作，就会使机器人的躯干弯曲度作出改变，做出各种姿态，使机器人灵活运动，大角度转弯，从而适应各种复杂废墟环境。

行走机构通过行走支架17固定在躯干上，机器人躯干两侧的每个行走足组的三足交替向前迈步行走，其是通过曲柄13驱动的，曲柄13的方向相反的设置在减速电机驱动的主动轴18上，使得两侧的每个行走足组的行走足在同一时间上运动的状态刚好相反，比如：一个位于最左边的位置的时候另一个正好位于最右边的位置，一个位于最高位置的时候另一个正好位于最低的位置。

行走时每组行走组件的运动方式：减速电机驱动与主动轴18相连的曲柄13，躯干左侧的前足3和后足5通过前足连杆12、后足连杆16绕着前足限位杆11和后足限位杆15运动实现向前迈出，而左侧的中足4则通过滑槽10和中足限位杆9向下着地；同时躯干右侧的前足3和后足5通过前足连杆12、后足连杆16连杆绕着前足限位杆11和后足限位杆15驱动着地，而右侧的中足4则通过滑槽10和中足限位杆9向上提升迈出。

以下是通过设在躯干左右两侧的两组行走足组步态的分解，以前进方向为例进行说明：

(1)静止时六个行走足都是同时着地；

(2)前进时，先迈出左侧的前足3、后足5和右侧的中足4，其余的三足着地；

(3)往前迈出的左侧的前足3、后足5和右侧的中足4着地后保持不动，然后换右侧的前足3、后足5和左侧的中足4往前迈出；

(4)往前迈出的右侧的前足3、后足5和左侧的中足4着地后保持不动，再换余的三足……如此循环往复，同一时间都保证有三条腿着地以保持身体的平衡，并不断往前进。

Claims (2)

1.一种多节式机器人，包括躯干和行走机构，躯干的前端和/或后端设有机械手，其特征在于：所述的躯干包括若干个主体支架，相邻两个主体支架之间周向均匀设有三个原动件，所述的原动件包括电机驱动的齿轮和齿条，齿条前端与前端主体支架通过万向轴节铰接，齿条后端装在一个滑筒内，所述滑筒与后端主体支架铰接；

所述的行走机构包括沿躯干设置的若干个行走组件，所述的行走组件包括行走支架和设在躯干两侧的行走足组，每个行走足组包括中足、前足和后足，在行走支架前部设有前足限位杆，前足中部与前足限位杆铰接，在行走支架后部设有后足限位杆，后足中部与后足限位杆铰接，在前足限位杆和后足限位杆的上方行走支架上设有中足限位杆，所述的中足的上部设有滑槽，中足限位杆设在滑槽内，

行走支架上设有减速电机驱动的主动轴，主动轴的两端装有方向相反设置的曲柄，曲柄上设置有行走足铰接点，前足通过前足连杆与行走足铰接点铰接，后足通过后足连杆与行走足铰接点铰接，中足的中部直接与行走足铰接点铰接。

2.根据权利要求1所述的多节式机器人，其特征在于：所述的躯干由若干节组成，每节包括两个主体支架和一个行走组件，行走组件设在两个主体支架之间，相邻两节主体支架之间通过三个原动件连接。