CN104925163B - 一种足式机器人的四足腿部结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种足式机器人的四足腿部结构，其特征在于该腿部结构包括提升系统、推动系统、摆动系统、支撑板、末端杆和机架；提升系统主要包括提升电机和提升杆；提升电机和支撑板固定连接，提升杆和提升电机连接，提升电机带动提升杆运动；提升杆与末端杆非固定连接，两者可相对转动；推动系统主要包括推动电机、短推动杆、长推动杆、一号短轴和二号短轴；所述一号短轴和末端杆焊接在一起，长推动杆和一号短轴非固定连接，末端杆和长推动杆可相对转动；摆动系统主要包括摆动电机和支撑轴，摆动电机和机架固定连接；支撑板和摆动电机连接，摆动电机带动支撑板转动；支撑轴和支撑板固定连接，并和机架非固定连接，两者可相对转动。

Description

一种足式机器人的四足腿部结构

技术领域

本发明涉及足式机器人技术，具体为一种足式机器人的四足腿部结构。

背景技术

足式机器人凭借其在行走过程中与地面的非连续接触特性表现出了很强的适应性，尤其在有障碍物的通道上或很难接近的工作场地上具有更广阔的发展前景，因此被广泛应用于抢险救灾、排雷排爆、地址勘探、娱乐及民用等领域。

机器人腿是机器人的重要组成部分，对足式机器人运动起着非常重要的作用。因此要使足式机器人能够更好的工作，腿的设计尤为重要。目前常见的足式机器人多数采用电机(步进电机或伺服电机等)作为关节驱动源，结构简单，控制容易，但机器人的运动能力会因此大幅度降低。虽然通过增加腿部运动关节的自由度，可以提高足式机器人的灵活性，但这样会增加控制难度，同时机器人的制作成本及其机器人的整体重量也会相应的增加，导致机器人的负载能力减少，运动速度降低和灵活性下降，例如浙江工业大学吴华林等人设计的四足机器人模型(专利申请号：201420480836.1)以和浙江工业大学叶孝璐设计的交叉式四足机器人(专利申请号：201410833599.7)等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种足式机器人的四足腿部结构。该腿部结构采用杆机构，具有三个驱动电机，能够减轻腿部的质量，降低能耗，同时能够较大幅度的增大负载能力，为解决现有足式机器人高能耗及环境适应性问题奠定了基础，具有很好的应用前景。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种足式机器人的四足腿部结构，其特征在于该腿部结构包括提升系统、推动系统、摆动系统、支撑板、末端杆和机架；

所述提升系统主要包括提升电机和提升杆；所述提升电机通过螺钉和支撑板固定连接，提升杆通过法兰和提升电机连接，提升电机转动带动提升杆运动；所述提升杆与末端杆非固定连接，两者可以相对转动；

所述推动系统主要包括推动电机、短推动杆、长推动杆、一号短轴和二号短轴；所述推动电机通过螺钉和支撑板固定连接；所述短推动杆通过法兰和推动电机连接，推动电机带动短推动杆转动；所述二号短轴和短推动杆焊接在一起；所述长推动杆通过轴承、轴承端盖和二号短轴非固定连接，两者可以相对转动；所述一号短轴和末端杆焊接在一起，长推动杆通过轴承、轴承端盖和一号短轴非固定连接，末端杆和长推动杆可以相对转动；

所述摆动系统主要包括摆动电机和支撑轴。所述摆动电机通过法兰、螺钉和机架固定连接；所述支撑板通过带螺纹的法兰和摆动电机连接，摆动电机带动支撑板转动；所述支撑轴通过螺钉和支撑板固定连接，并通过轴承、轴承端盖和机架非固定连接，两者可相对转动。

与现有技术相比，本发明足式机器人的四足腿部结构具有以下优点：

1、杆机构结构简单，设计巧妙，能够减轻腿部结构的质量，降低能耗，同时能够较大幅度的增大负载能力；

2、采用三个伺服电机分别作为提升电机、推动电机和摆动电机，通过其中两个电机(提升电机和推动电机)的协调控制杆结构，使腿末端的运动轨迹更加快速、准确，同时通过摆动电机的调节，机器人可以具有较强的机体平衡能力，在剧烈的侧面冲击作用下，能够保持平衡；

3、三个电机协调工作，能够根据需要实时调节机器人的重心，使得机器人能够采用多种步态，快速、稳定的运行；

4、本发明的四足腿部结构具有广泛的应用性，可用于二足、四足、六足、八足等机器人领域，具有很好的前景。

附图说明

图1为本发明足式机器人的四足腿部结构一种实施例的正面整体立体结构示意图；

图2为本发明足式机器人的四足腿部结构一种实施例的背面整体立体结构示意图；

图3为本发明足式机器人的四足腿部结构一种实施例的焊接件2号推动杆的立体结构示意图；

图4为本发明足式机器人的四足腿部结构一种实施例的1号短轴和末端杆焊接件的立体结构示意图；

图5为本发明足式机器人的四足腿部结构一种实施例的焊接件提升杆立体结构示意图；

图6为本发明足式机器人的四足腿部结构一种实施例的支撑轴的立体形状结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。但本申请的权利要求保护范围不限于所述实施例的描述范围。

本发明设计的足式机器人的四足腿部结构(简称腿部结构，参见图1-6)，其特征在于该腿部结构包括提升系统、推动系统、摆动系统、支撑板4、末端杆7和机架。

所述提升系统主要包括提升电机2和提升杆6，所述提升电机2通过螺钉和支撑板4固定连接；所述提升杆6通过法兰和提升电机2连接，提升电机2转动带动提升杆6运动；所述末端杆7通过轴承和轴承、轴承端盖和提升杆6非固定连接，两者可以相对转动(参见图1、2、5)。

所述推动系统主要包括推动电机3、短推动杆12、长推动杆9、一号短轴8和二号短轴10。所述推动电机3通过螺钉和支撑板4固定连接；所述短推动杆12通过法兰和推动电机3连接，推动电机3带动短推动杆12转动；所述二号短轴10和短推动杆12焊接在一起；所述长推动杆9通过轴承、轴承端盖和二号短轴10非固定连接，两者可以相对转动；所述末端杆7和一号短轴8焊接在一起，长推动杆9通过轴承、轴承端盖和一号短轴8非固定连接，使得末端杆7和长推动杆9可以相对转动(参见图1、2、3)。

所述摆动系统主要包括摆动电机1、支撑轴11。所述摆动电机1通过法兰、螺钉和机架5固定连接；所述支撑板4通过带螺纹的法兰和摆动电机1连接，摆动电机1带动支撑板4转动；所述支撑轴11通过螺钉和支撑板4固定连接，并通过轴承、轴承端盖和机架5非固定连接，两者可相对转动(参见图1、2、6)。

本发明腿部结构的工作原理和过程为：当腿部结构工作时，提升电机2和推动电机3协调工作，完成腿部的前进或者后退运动。提升电机2转动，带动提升杆6转动，提升杆6带动末端杆7运动：同时推动电机3转动，带动短推动杆12，短推动杆12带动长推动杆9，长推动杆9带动末端杆7运动。在这个过程中，两个电机协调工作，共同作用，从而完成前进或者后退运动。当摆动电机1转动时，带动支撑板4转动，从而带动整个杆结构系统完成内外摆动。

本发明的腿部结构具有广泛的应用性，尽管实施例给出的是四足机器人腿部结构，但不能理解，本发明实际可用于二足、六足、八足等足式机器人领域，具有很好的前景。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种足式机器人的四足腿部结构，其特征在于该腿部结构包括提升系统、推动系统、摆动系统、支撑板、末端杆和机架；

所述提升系统主要包括提升电机和提升杆；所述提升电机通过螺钉和支撑板固定连接，提升杆通过法兰和提升电机连接，提升电机转动带动提升杆运动；所述提升杆与末端杆非固定连接，两者可以相对转动；

所述推动系统主要包括推动电机、短推动杆、长推动杆、一号短轴和二号短轴；所述推动电机通过螺钉和支撑板固定连接；所述短推动杆通过法兰和推动电机连接，推动电机带动短推动杆转动；所述二号短轴和短推动杆焊接在一起；所述长推动杆通过轴承、轴承端盖和二号短轴非固定连接，两者可以相对转动；所述一号短轴和末端杆焊接在一起，长推动杆通过轴承、轴承端盖和一号短轴非固定连接，末端杆和长推动杆可以相对转动；

所述摆动系统主要包括摆动电机和支撑轴，所述摆动电机通过法兰、螺钉和机架固定连接；所述支撑板通过带螺纹的法兰和摆动电机连接，摆动电机带动支撑板转动；所述支撑轴通过螺钉和支撑板固定连接，并通过轴承、轴承端盖和机架非固定连接，两者可相对转动。

2.根据权利要求1所述足式机器人的四足腿部结构，其特征在于所述的腿部结构用于做两足、六足或八足的足式机器人的机械腿。