CN105151156B - 一种仿生压变行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生压变行走机构，包括机架、数个行走足波登管、数个抬足波登管、数个压力管道、和压力控制单元，其中数个行走足波登管的一端均固定设置在机架上；数个抬足波登管的一端均直接固定设置在机架上，另一端固定设置在行走足波登管的管径腰间；压力控制单元设置在机架1上，行走足波登管和抬足波登管上均开设有压力孔，压力管道的一端穿套在压力孔内并固定连接，另一端连接在压力控制单元上；本发明通过多个波登管协同作用实现了蜘蛛腿结构的运动机制，结构简单，没有复杂的机械结构及部件，安装方便、易于控制，仅通过压力变化控制行走，环境适应性强，能广泛应用于不同场合。

Description

一种仿生压变行走机构

技术领域

本发明涉及一种多足步行机构，特别涉及一种仿生压变行走机构。

背景技术

目前行走机构种类繁多，主要有：足式、车轮式、履带式、螺旋式、蠕动式、摩擦振动式等。其主要采用机械结构或液压系统进行传动，如：曲柄导杆机构；利用连杆曲线特性做的步行机构；用六杆机构做的步行机构；用摆动导杆机构做的步行机构；摆线推进机构，等等。

足式具有较高的越障能力，但控制较为困难，而且传动效率低、速度较慢。轮式虽然机动、灵活和所需要的驱动力小，但接触面积小，接触压力大，越障能力差。履带式虽然可适应承载能力小的环境，但机构庞大、机体笨重、需要更大的动力、机动性差。螺旋式虽然可以在具有流变特性的介质淤泥环境中行走，但应用范围小。复合式行走系统具有良好的适应性，近年来提出的复合式行走系统主要有轮—足复合式、轮—履复合式、轮—履—足复合式。这些复合式行走系统均提高了特定环境中的适应性，满足了特定环境下的行走要求。

但目前在一些非常规环境下，如月球上的行走(减少活动部件，容易机械故障)，易燃易爆环境下的行走(机械摩擦爆炸)，重污染环境(摩擦磨损引起机械故障)，极端环境下(高温、低温、腐蚀性、大温差，都会引起传统机械机构的故障和效率下降)，还没有理想的行走机构。另外，动力单元、控制单元、执行单元的复杂性也是潜在的风险，如大量的电机、传动系统、复杂液压系统，这些会导致安装不方便、占地空间大、防护措施复杂等问题。

本发明提出一种仿蜘蛛腿活动机制的行走机构。蜘蛛的脚是一种独特的液压传动机构。它能够把血压迅速升高，使软的脚爪变硬，并依靠这种液压传动，跳到10倍于身高的高度。本发明将基于波登管实现蜘蛛腿结构的运动机制，利用多个波登管协同作用而不借助其他部件，通过控制压力变化实现行走。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单且能适应非常规环境的仿生行走机构。

本发明包括机架、数个行走足波登管、数个抬足波登管、数个压力管道和压力控制单元，其中数个行走足波登管的一端均固定设置在机架上；数个抬足波登管的一端均直接固定设置在机架上，另一端固定设置在行走足波登管的管径腰间；压力控制单元设置在机架上，行走足波登管和抬足波登管上均开设有压力孔，压力管道的一端穿套在压力孔内并固定连接，另一端连接在压力控制单元上。

所述行走足波登管的封闭端可设置有摩擦垫，以增加行走足摩擦力。

所述波登管行走机构可设置有转向波登管，使行走足波登管侧向偏移；

所述行走足波登管可采用C形、螺旋形、螺线形、扭转形等形状；

所述压力控制单元以压缩气体或液压泵为动力，通过调节阀控制，经连接于波登管与压力控制单元的压力管线，调整管路及波登管内压力，影响波登管的弯曲变形量。

本发明的工作过程及原理为：

本发明模仿蜘蛛腿的液压活动机制，通过控制压力变化实现行走利用波登管的压力-位移特征，不借助其他部件仅通过多个波登管的协同运动实现步行行走目的。

本发明运动时，压力控制单元调整压力管线及行走足波登管和抬足波登管内的压力，来影响行走足波登管和抬足波登管的弯曲变形量，进而控制仿本发明进行行走动作。

本发明的具体运作方式如下：

第一个动作、移动指令下达后，压力控制单元控制调节阀对抬足波登管抽负压，抬足波登管内弯，使行走足波登管抬起；

第二个动作、压力控制单元控制调节阀对行走足波登管加压，使行走足波登管外展；

第三个动作、压力控制单元控制调节阀对抬足波登管加压，抬足波登管外展，使行走足波登管下放；

第四个动作、压力控制单元控制调节阀对行走足波登管抽负压，行走足波登管内弯，使本发明移动。

本发明的有益效果：本发明通过多个波登管协同作用实现了蜘蛛腿结构的运动机制，结构简单，没有复杂的机械结构及部件，安装方便、易于控制，仅通过压力变化控制行走，环境适应性强，能广泛应用于不同场合。

附图说明

图1为本发明实施例的立体示意图。

图2为本发明实施例的行走时第一个动作侧视图。

图3为本发明实施例的行走时第二个动作侧视图。

图4为本发明实施例的行走时第三个动作侧视图。

图5为本发明实施例的行走时第四个动作侧视图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4和图5所示，为本发明的实施例，包括机架1、四个行走足波登管2、四个抬足波登管3、八个压力管道4和压力控制单元5，其中四个行走足波登管2的一端均固定设置在机架1上；四个抬足波登管3的一端均直接固定设置在机架1上，另一端固定设置在行走足波登管2的管径腰间；压力控制单元5设置在机架1上，行走足波登管2和抬足波登管3上均开设有压力孔6，压力管道4的一端穿套在压力孔6内并固定连接，另一端连接在压力控制单元5上。行走足波登管2的封闭端设置有摩擦垫7，以增加行走足摩擦力。

本实施例的工作过程及原理为：

本实施例模仿蜘蛛腿的液压活动机制，通过控制压力变化实现行走利用波登管的压力-位移特征，不借助其他部件仅通过多个波登管的协同运动实现步行行走目的。

本实施例运动时，压力控制单元5调整压力管线4及行走足波登管2和抬足波登管3内的压力，来影响行走足波登管2和抬足波登管3的弯曲变形量，进而控制仿本实施例进行行走动作。

本实施例的具体运作方式如下：

第一个动作、移动指令下达后，压力控制单元5控制调节阀对抬足波登管3抽负压，抬足波登管3内弯，使行走足波登管2抬起；

第二个动作、压力控制单元5控制调节阀对行走足波登管2加压，使行走足波登管2外展；

第三个动作、压力控制单元5控制调节阀对抬足波登管3加压，抬足波登管3外展，使行走足波登管2下放；

第四个动作、压力控制单元5控制调节阀对行走足波登管2抽负压，行走足波登管2内弯，使本实施例移动。

Claims (3)

1.一种仿生压变行走机构，其特征在于：包括机架(1)、数个行走足波登管(2)、数个抬足波登管(3)、数个压力管道(4)、和压力控制单元(5)，其中数个行走足波登管(2)的一端均固定设置在机架(1)上；数个抬足波登管(3)的一端均直接固定设置在机架(1)上，另一端固定设置在行走足波登管(2)的管径腰间；压力控制单元(5)设置在机架(1)上，行走足波登管(2)和抬足波登管(3)上均开设有压力孔(6)，压力管道(4)的一端穿套在压力孔(6)内并固定连接，另一端连接在压力控制单元(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种仿生压变行走机构，其特征在于：所述行走足波登管(2)的封闭端设置有摩擦垫(7)。

3.根据权利要求1所述的一种仿生压变行走机构，其特征在于：所述压力控制单元(5)以压缩气体或液压泵为动力。