CN103273985A - 一种四足爬楼梯机器人机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四足爬楼梯机器人机构，包括上体和与其连接的四个并联足部，每个足部包括与上体固接的固定平台、触脚和连接在固定平台和触脚之间的三条结构相同的运动支链，三条运动支链轴对称均匀布置；每条运动支链包括主动臂和从动臂，主动臂的一端与旋转驱动装置连接，主动臂的另一端与从动臂的一端通过球铰链连接，从动臂的另一端与一空心球形接头固接，旋转驱动装置固定在固定平台的下面；与三条运动支链分别连接的三个空心球形接头同心嵌装形成触脚，相邻两个空心球形接头之间形成球面副。本发明能够自动行走、上下楼梯，可携带较大负重，并保证在行动中机器人上体始终保持水平。

Description

一种四足爬楼梯机器人机构
技术领域
本发明属于机器人领域，具体涉及一种四足爬楼梯机器人机构。
背景技术
随着机器人技术的不断发展，机器人已经能够满足某些特殊的性能要求，但是大多数情况下机器人都是在平坦的路面上行走，而不能很好地适应台阶式的路况。
目前，爬楼梯机器人移动的主要方式有轮式、履带式和腿式。其中，轮式爬楼梯机器人直接利用车轮转动来达到爬行的目的，移动灵活、控制简单，但对地面环境适应性较差，制动能力弱，平稳性不高，重心起伏比较大；履带式爬楼梯机器人直接利用履带转动达到爬行的目的，地面适应性强，机构简单，稳定性高，但重量大，运动不灵活，且对路面破坏性较大。腿式爬楼机器人是模仿人或者动物行动机制达到爬行的目的，在具备轮式和履带式爬楼梯机器人优点的同时，又克服了其缺点，所以腿式爬楼机器人是今后爬楼机器人研究的主要方向。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够模仿四足动物运动机制的四足爬楼梯机器人机构。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种四足爬楼梯机器人机构，包括上体和与其连接的四个结构相同的并联足部，两个左右平行的所述足部位于所述上体的前下方，两个左右平行的所述足部位于所述上体的后下方；每个所述足部包括与所述上体固接的固定平台、触脚和连接在所述固定平台和所述触脚之间的三条结构相同的运动支链，三条所述运动支链轴对称均匀布置；每条运动支链包括主动臂和从动臂，所述主动臂的一端与旋转驱动装置连接，所述主动臂的另一端与所述从动臂的一端通过球铰链连接，所述从动臂的另一端与一空心球形接头固接，所述旋转驱动装置固定在所述固定平台的下面；与三条所述运动支链分别连接的三个所述空心球形接头同心嵌装形成所述触脚，相邻两个所述空心球形接头之间形成球面副。
所述上体采用平板结构。
本发明具有的优点和积极效果是：1)具有模仿四足动物运动机制的四足并联机构，可较快精确地行走和上下楼梯；2)运动过程中，特别是爬楼梯时，可以保证机器人上体的水平，不易倾倒，稳定性好；3)能够完成自行转向运动。
综上，本发明能够自动行走、上下楼梯，可携带较大负重，并保证在行动中机器人上体始终保持水平。
附图说明
图1为本发明在爬楼梯过程中的结构示意图；
图2为本发明中一个足部的结构示意图；
图3为本发明中触脚的结构示意图。
图中：1、固定平台；2、固定支座；3、旋转驱动装置；4、主动臂；5、球铰链；6、从动臂；7、触脚；8、上体；9、足部，10、11、12、空心球形接头。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，一种四足爬楼梯机器人机构，包括上体8和与其连接的四个结构相同的并联足部9，两个左右平行的所述足部9位于所述上体8的前下方，两个左右平行的所述足部9位于所述上体8的后下方。每个所述足部9包括与所述上体8固接的固定平台1、触脚7和连接在所述固定平台1和所述触脚7之间的三条结构相同的运动支链，三条所述运动支链轴对称均匀布置。每条运动支链包括主动臂4和从动臂6，所述主动臂4的一端与旋转驱动装置3连接，所述主动臂4的另一端与所述从动臂6的一端通过球铰链5连接，所述从动臂6的另一端与一空心球形接头固接，所述旋转驱动装置3固定在所述固定平台上，在本实施例中，所述旋转驱动装置3采用电机，电机安装在固定支座2上，固定支座2设置在固定平台1的下面。与三条所述运动支链分别连接的三个所述空心球形接头10、11、12同心嵌装形成所述触脚7，相邻两个所述空心球形接头之间形成球面副。
在本实施例中，所述上体采用平板结构。上体为板状，一方面用来固定足部并联机构，另一方面可用来携带负重，并保持机器人上体的稳定水平。
上述机器人机构在三个旋转驱动装置的带动下，触脚可以实现3个自由度的运动，即本发明具有三个自由度，分别是空间三个正交方向的平动，高度方向的平动可以实现向上爬楼梯任务，其它两个方向上的平动可以实现转向任务，因此，本发明通过四足配合运动能够满足爬楼机器人的自动行走、上下楼梯和自行转向等工作要求。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种四足爬楼梯机器人机构，其特征在于，包括上体和与其连接的四个结构相同的并联足部，两个左右平行的所述足部位于所述上体的前下方，两个左右平行的所述足部位于所述上体的后下方；
每个所述足部包括与所述上体固接的固定平台、触脚和连接在所述固定平台和所述触脚之间的三条结构相同的运动支链，三条所述运动支链轴对称均匀布置；
每条运动支链包括主动臂和从动臂，所述主动臂的一端与旋转驱动装置连接，所述主动臂的另一端与所述从动臂的一端通过球铰链连接，所述从动臂的另一端与一空心球形接头固接，所述旋转驱动装置固定在所述固定平台的下面；
与三条所述运动支链分别连接的三个所述空心球形接头同心嵌装形成所述触脚，相邻两个所述空心球形接头之间形成球面副。
2.根据权利要求1所述的四足爬楼梯机器人机构，其特征在于，所述上体采用平板结构。
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