CN104986242B - 机器人行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人行走机构，包括机架、连杆行走单元和驱动单元；所述连杆行走单元包括铰接于机架的支撑连杆、与所述支撑连杆滑动配合的大腿连杆以及铰接与所述支撑连杆与大腿连杆之间的中间连杆；所述驱动单元包括用于驱动支撑连杆绕机架摆动的往复驱动组件，本发明的机器人行走机构重量轻，机构简单，易于控制。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人行走机构。
背景技术
目前，所面临的第四次工业革命的核心是推动制造业向智能化转型。在此过程中，智能机器人将起到举足轻重的作用。双足行走机器人作为智能机器人的关键分支。其步行方式在仿真机械中自动化程度最高、最为复杂，它的完美实现要求机器人在结构设计方面产生巨大的变革和创新，从而有力地推动相关学科的发展。
现有双足机器人的研究主要侧重于在双足机器人的关节处安装伺服电机，采用非常复杂的控制算法，控制机器人的步态与行走轨迹。然而，伺服电机的采用致使机器人的本体机构重量增加，成本增加，控制策略复杂。
因此，为了解决以上问题，需要一种重量轻，机构简单，易于控制的机器人行走机构。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种重量轻，机构简单，易于控制的机器人行走机构。
本发明的机器人行走机构，包括机架、连杆行走单元和驱动单元；所述连杆行走单元包括铰接于机架的支撑连杆、与所述支撑连杆滑动配合的大腿连杆以及铰接与所述支撑连杆与大腿连杆之间的中间连杆；所述驱动单元包括用于驱动支撑连杆绕机架摆动的往复驱动组件；
进一步，所述往复驱动组件包括曲面齿轮、与所述曲面齿轮啮合的输出齿轮以及为所述输出齿轮提供回复力的弹性回位构件；
进一步，所述输出齿轮传动配合有输出轴，所述输出轴与支撑连杆之间铰接有胯骨连杆；
进一步，所述连杆行走单元还包括铰接于所述大腿连杆的小腿连杆，所述支撑连杆与机架之间的铰轴上固定有主动带轮，所述大腿连杆与小腿连杆之间的铰轴上固定有从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间设有用于驱动小腿连杆摆动的传动带；
进一步，所述中间连杆与大腿连杆之间的铰轴上可转动设有中间带轮，所述传动带包括连接于所述主动带轮与中间带轮之间的前端传动带以及连接于所述中间带轮与从动带轮之间的后端传动带；
进一步，弹性回位构件包括固定设置于所述机架的导轨、与所述导轨滑动配合并可转动连接与所述输出轴的滑块以及设置于机架与滑块之间的弹簧。
进一步，所述驱动单元还包括与所述曲面齿轮传动连接的驱动电机；所述连杆行走单元还包括铰接与所述小腿连杆下端的脚底板。
本发明的有益效果是：本发明的机器人行走机构，往复驱动组件采用能够输出往复直线运动的装置(如凸轮机构、端面齿轮、气压缸等)推动连杆行走单元的支撑连杆绕机架往复摆动，从而驱动大腿连杆实现前后摆动进行行走动作，因此，本发明的及其人行走机构在关节位置无需采用伺服电机驱动其转动，能够有效降低机器人的自重、降低制造成本，同时易于控制机器人的行走动作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的驱动单元的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的驱动单元的结构示意图，如图所示，本实施例的机器人行走机构，包括机架3、连杆行走单元和驱动单元；所述连杆行走单元包括铰接于机架3的支撑连杆4、与所述支撑连杆4滑动配合的大腿连杆9以及铰接与所述支撑连杆4与大腿连杆9之间的中间连杆6；所述驱动单元包括用于驱动支撑连杆4绕机架3摆动的往复驱动组件，往复驱动组件采用能够输出往复直线运动的装置(如凸轮机构、端面齿轮、气压缸等)推动连杆行走单元的支撑连杆4绕机架3往复摆动，从而驱动大腿连杆9实现前后摆动进行行走动作，因此，本发明的及其人行走机构在关节位置无需采用伺服电机10驱动其转动，能够有效降低机器人的自重、降低制造成本，同时易于控制机器人的行走动作。
本实施例中，所述往复驱动组件包括曲面齿轮11、与所述曲面齿轮11啮合的输出齿轮以及为所述输出齿轮提供回复力的弹性回位构件，曲面齿轮11和输出齿轮之间的齿面共轭啮合，使得输出齿轮形成既能旋转又能垂直于曲面齿轮11端面往复移动的复合运动形式；弹性回位构件保证输出齿轮始终与曲面齿轮11啮合，利用输出齿轮驱动支撑连杆4的往复摆动；通过支撑连杆4和大腿连杆9的铰链连接，带动大腿连杆9的来回摆动，利用端面曲面齿轮11的啮合运动能够有效提高行走机构的承载能力。
本实施例中，所述输出齿轮传动配合有输出轴1，所述输出轴1与支撑连杆4之间铰接有胯骨连杆2，输出齿轮与输出轴1利用销实现传动连接，因此，输出齿轮的往复运动将传递至输出轴1上，并通过胯骨连杆2带动支撑连杆4绕机架3往复转动，最终驱动大腿连杆9前后往复摆动。
本实施例中，所述连杆行走单元还包括铰接于所述大腿连杆9的小腿连杆8，所述支撑连杆4与机架3之间的铰轴上固定有主动带轮，所述大腿连杆9与小腿连杆8之间的铰轴上固定有从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间设有用于驱动小腿连杆8摆动的传动带；所述支撑连杆4与机架3之间的铰轴固定于支撑连杆4，因此，主动带轮能够随支撑连杆4的转动而转动，大腿连杆9与小腿连杆8之间的铰轴与小腿连杆8固定，因此主动带轮的反复旋转能够通过传动带驱动小腿连杆8往复摆动，最终，通过带轮传动将支撑连杆4的往复摆动传递给小腿连杆8，从而实现大腿连杆9和小腿连杆8的双自由度往复摆动。
本实施例中，所述中间连杆6与大腿连杆9之间的铰轴上可转动设有中间带轮，所述传动带包括连接于所述主动带轮与中间带轮之间的前端传动带5以及连接于所述中间带轮与从动带轮之间的后端传动带7，中间带轮可转动配合与中间连杆6与大腿连杆9之间的铰轴，前端传动带5与后端传动带7同时配合于该中间带轮，通过该中间带轮过度将支撑连杆4的摆动传递至小腿连杆8。
本实施例中，弹性回位构件包括固定设置于所述机架3的导轨12、与所述导轨12滑动配合并可转动连接与所述输出轴1的滑块13以及设置于机架3与滑块13之间的弹簧14，滑块13与传动轴之间设有轴承并通过轴承可转动配合，弹簧14的弹性力将使输出齿轮始终与曲面齿轮11保持啮合。
本实施例中，所述驱动单元还包括与所述曲面齿轮11传动连接的驱动电机10；所述连杆行走单元还包括铰接与所述小腿连杆8下端的脚底板。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种机器人行走机构，其特征在于:包括机架、连杆行走单元和驱动单元；所述连杆行走单元包括铰接于机架的支撑连杆、与所述支撑连杆滑动配合的大腿连杆以及铰接于所述支撑连杆与大腿连杆之间的中间连杆；所述驱动单元包括用于驱动支撑连杆绕机架摆动的往复驱动组件；所述往复驱动组件包括曲面齿轮、与所述曲面齿轮啮合的输出齿轮以及为所述输出齿轮提供回复力的弹性回位构件。
2.根据权利要求1所述的机器人行走机构，其特征在于:所述输出齿轮传动配合有输出轴，所述输出轴与支撑连杆之间铰接有胯骨连杆。
3.根据权利要求1所述的机器人行走机构，其特征在于:所述连杆行走单元还包括铰接于所述大腿连杆的小腿连杆，所述支撑连杆与机架之间的铰轴上固定有主动带轮，所述大腿连杆与小腿连杆之间的铰轴上固定有从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间设有用于驱动小腿连杆摆动的传动带。
4.根据权利要求3所述的机器人行走机构，其特征在于:所述中间连杆与大腿连杆之间的铰轴上以可转动的方式设有中间带轮，所述传动带包括连接于所述主动带轮与中间带轮之间的前端传动带以及连接于所述中间带轮与从动带轮之间的后端传动带。
5.根据权利要求1所述的机器人行走机构，其特征在于:弹性回位构件包括固定设置于所述机架的导轨、与所述导轨滑动配合并可转动连接于所述输出轴的滑块以及设置于机架与滑块之间的弹簧。
6.根据权利要求3所述的机器人行走机构，其特征在于:所述驱动单元还包括与所述曲面齿轮传动连接的驱动电机；所述连杆行走单元还包括铰接于所述小腿连杆下端的脚底板。
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