CN105667630B - 机器人腿部行走机构及其四足机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人腿部行走机构及其四足机器人，包括小腿杆、大腿主驱动部分和大腿副驱动部分，还包括依次铰接于大腿主驱动部分的动力输出端、大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第一连杆和两端分别铰接于大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第二连杆，大腿副驱动部分的动力输出端、第一连杆、小腿杆和第二连杆形成可变形的平行四边形连杆机构；通过分别调节大腿主驱动部分和大腿副驱动部分的动力输出速比，实现小腿杆以不同的步幅进行行走；运用平行四边形连杆机构相对杆始终保持平行，第一连杆、第二连杆的角位移、角速度和角加速度也始终相等的特点将在大腿副驱动部分与第一连杆的铰接点处形成的运动轨迹于小腿杆输出。

Description

机器人腿部行走机构及其四足机器人
技术领域
本发明涉及机械机器人领域，特别涉及一种机器人腿部行走机构及其四足机器人。
背景技术
由于足式机器人具有提高运输工具在崎岖道路或者无路的情况下的通过能力的优点，其被广泛应用在复杂崎岖的地形环境中，该类机器人在复杂的非结构环境中稳定行走可具有良好的移动性。现有的足式机器人的腿部结构多为通过大腿驱动小腿，或者大腿和小腿分别设置驱动机构的方式实现，结构复杂，且足式机器人的大腿与小腿连接处形成关节，由于足式机器人关节受力的复杂性及其特殊性，即在关节运动速度和驱动力矩大小这两者的均衡性上有特殊要求，如何达到减轻腿部质量和腿部摆时的惯量，同时提高机器人在非结构地形条件下的高速、负载能力是一个亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种机器人腿部行走机构及其四足机器人，可减轻腿部质量和腿部摆时惯量的同时，提高了机器人在非结构地形条件下的高速、负载能力。
本发明的机器人腿部行走机构，包括小腿杆、用于驱动小腿杆抬腿的大腿主驱动部分和用于驱动小腿杆迈步的大腿副驱动部分，还包括依次铰接于大腿主驱动部分的动力输出端、大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第一连杆和两端分别铰接于大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第二连杆，大腿副驱动部分的动力输出端、第一连杆、小腿杆和第二连杆以相互的铰接点为支点形成可变形的平行四边形连杆机构。
进一步，大腿主驱动部分为曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构的连杆形成大腿主动杆作为大腿主驱动部分的动力输出端。
进一步，大腿主驱动部分还包括为大腿主驱动部分的动力输入端的第一曲柄和一端与机器人的机架铰接另一端与大腿主动杆铰接的摇杆。
进一步，大腿副驱动部分、第一连杆、大腿主驱动部分的动力输出端与机器人的机架构成五杆机构。
进一步，大腿副驱动部分包括第二曲柄和作为大腿副驱动部分的动力输出端的大腿辅助杆。
进一步，机器人腿部行走机构还包括驱动第一曲柄圆周运动的第一动力装置和驱动第二曲柄圆周运动的第二动力装置。
进一步，机器人腿部行走机构还包括固定于小腿杆底部的足部，所述足部为半圆形结构。
进一步，足部由弹性材料制成。
本发明还公开了一种应用所述的机器人腿部行走机构的四足机器人，包括机架，机架的两侧分别设置两组机器人腿部行走机构。
本发明的有益效果：本发明的机器人腿部行走机构及其四足机器人，采用复合连杆结构，具有抬腿和迈步两个自由度，并通过设置对应的大腿主驱动部分和大腿副驱动部分，省去了驱动器在腿部上的安装，减小了腿部质量和腿部摆时的惯量，并可通过分别调节大腿主驱动部分和大腿副驱动部分的动力输出速比，从而实现小腿杆以不同的步幅进行行走，提高了机器人在非结构地形条件下的高速、负载能力；同时，平行四边形连杆机构相当于腿部结构的大腿与小腿的关节结构，运用平行四边形连杆机构相对杆始终保持平行，且第一连杆、第二连杆的角位移、角速度和角加速度也始终相等的特点将大腿主驱动部分和大腿副驱动部分在大腿副驱动部分与第一连杆的铰接点处形成的运动轨迹于小腿杆输出。
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为本发明中机器人腿部行走机构的结构示意图；
图2为本发明中的四足机器人的结构示意图；
图3为图2俯视图。
具体实施方式
图1为本发明中机器人腿部行走机构的结构示意图，图2为本发明中的四足机器人的结构示意图，图3为图2俯视图，如图所示：本实施例的机器人腿部行走机构，包括小腿杆1、用于驱动小腿杆1抬腿的大腿主驱动部分2和用于驱动小腿杆1迈步的大腿副驱动部分3，还包括依次铰接于大腿主驱动部分2的动力输出端、大腿副驱动部分3的动力输出端、小腿杆1的第一连杆4和两端分别铰接于大腿副驱动部分3的动力输出端、小腿杆1的第二连杆5，大腿副驱动部分3的动力输出端、第一连杆4、小腿杆1和第二连杆5以相互的铰接点为支点形成可变形的平行四边形连杆机构；其中，平行四边形连杆机构由大腿副驱动部分3的动力输出端、第一连杆4、小腿杆1和第二连杆5相互的铰接点间的杆段形成，并以第二连杆与小腿杆的铰接点A、第一连杆与小腿杆的铰接点B、大腿副驱动部分3的动力输出端与第一连杆的铰接点C、大腿副驱动部分3的动力输出端与第二连杆的铰接点D为支点可变形，第一连杆4和第二连杆5形成相对平行杆，小腿杆1和大腿副驱动部分3的动力输出端形成相对平行杆，相当于大腿主驱动部分2和大腿副驱动部分3的通过平行四边形连杆机构将动力输出至小腿杆1，将第一连杆4和第二连杆5的角位移、角速度和角加速度也始终相等的特点将大腿主驱动部分2和大腿副驱动部分3在大腿副驱动部分3与第一连杆4的铰接点处形成的运动轨迹于小腿杆1输出；并且通过设置的独立的大腿主驱动部分2和小腿副驱动部分分别实现小腿杆1的抬腿和迈步功能，并同时通过平行四边形连杆机构输出，可实现调节机器人步幅的目的。
本实施例中，大腿主驱动部分2为曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构的连杆形成大腿主动杆2-1作为大腿主驱动部分2的动力输出端；也就是说，大腿主驱动部分2与机器人的机架共同组成曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构的连杆作为大腿主动杆2-1进行动力输出，即大腿主动杆2-1下端与第一连杆4铰接。
本实施例中，大腿主驱动部分2还包括为大腿主驱动部分2的动力输入端的第一曲柄2-2和一端与机器人的机架铰接另一端与大腿主动杆2-1铰接的摇杆2-3。
本实施例中，大腿副驱动部分3、第一连杆4、大腿主驱动部分2的动力输出端与机器人的机架构成五杆机构；并五杆机构与大腿主驱动部分的第一曲柄和摇杆形成复合的七杆机构，充分利用五杆机构丰富的轨迹特性，且避免了五杆机构存在死点的可能。
本实施例中，大腿副驱动部分3包括第二曲柄3-1和作为大腿副驱动部分3的动力输出端的大腿辅助杆3-2，大腿辅助杆3-2下端与第一连杆4铰接；本实施例中，机器人腿部行走机构还包括驱动第一曲柄2-2圆周运动的第一动力装置8和驱动第二曲柄3-1圆周运动的第二动力装置9；即大腿主驱动部分2与机体组成的曲柄摇杆机构运动输出作为上述五杆机构的一个输入，第二曲柄3-1为五杆机构的另一个输入，通过调节第一动力装置和第二动力装置的转速，从而达到调节在大腿辅助杆3-2与第一连杆4铰接点的运动轨迹，从而实现小腿杆1末端以不同的步幅进行行走。
本实施例中，机器人腿部行走机构还包括固定于小腿杆1底部的足部6，所述足部为半圆形结构；足部由弹性材料制成；可减小着地冲击。
本发明还公开了一种应用所述的机器人腿部行走机构的四足机器人，包括机架7，机架7的两侧分别设置两组机器人腿部行走机构；其中，机架7为箱体结构，便于控制器的安放和载重，四组机器人腿部行走机构形成并联驱动腿，在机架左右对称安装；另外，第一曲柄和第二曲柄可绕机架整周转动，大腿主动杆的上端与机架铰接，第一动力装置和第二动力装置均直接安装在机架上，减小了腿部质量和腿部摆时的惯量，当然，第一动力装置和第二动力装置也可通过直接安装在机架上，均能实现本发明的目的。
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 (9)

1.一种机器人腿部行走机构，其特征在于：包括小腿杆、用于驱动小腿杆抬腿的大腿主驱动部分和用于驱动小腿杆迈步的大腿副驱动部分，还包括依次铰接于大腿主驱动部分的动力输出端、大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第一连杆和两端分别铰接于大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第二连杆，所述大腿副驱动部分的动力输出端、第一连杆、小腿杆和第二连杆以相互的铰接点为支点形成可变形的平行四边形连杆机构。
2.根据权利要求1所述的机器人腿部行走机构，其特征在于：所述大腿主驱动部分为曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构的连杆形成大腿主动杆作为大腿主驱动部分的动力输出端。
3.根据权利要求2所述的机器人腿部行走机构，其特征在于：所述大腿主驱动部分还包括为大腿主驱动部分的动力输入端的第一曲柄和一端与机器人的机架铰接另一端与大腿主动杆铰接的摇杆。
4.根据权利要求3所述的机器人腿部行走机构，其特征在于：大腿副驱动部分、第一连杆、大腿主驱动部分的动力输出端与机器人的机架构成五杆机构。
5.根据权利要求4所述的机器人腿部行走机构，其特征在于：所述大腿副驱动部分包括第二曲柄和作为大腿副驱动部分的动力输出端的大腿辅助杆。
6.根据权利要求5所述的机器人腿部行走机构，其特征在于：所述机器人腿部行走机构还包括驱动第一曲柄圆周运动的第一动力装置和驱动第二曲柄圆周运动的第二动力装置。
7.根据权利要求6所述的机器人腿部行走机构，其特征在于：所述机器人腿部行走机构还包括固定于小腿杆底部的足部，所述足部为半圆形结构。
8.根据权利要求7所述的机器人腿部行走机构，其特征在于：所述足部由弹性材料制成。
9.一种应用权利要求1-8任一权利要求所述的机器人腿部行走机构的四足机器人，其特征在于：包括机架，所述机架的两侧分别设置两组所述机器人腿部行走机构。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106272402B (zh) * 2016-09-19 2018-09-07 江苏瑞伯特视觉科技股份有限公司 一种智能控制直立行走机器人
CN106625580A (zh) * 2016-11-23 2017-05-10 华南理工大学 一种单电机驱动的机器人行走机构
CN106476544B (zh) * 2016-11-23 2019-04-09 华南理工大学 一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人
CN108216419B (zh) * 2018-01-08 2020-01-07 吉林大学 一种足式行走机器人腿部结构
CN108814899B (zh) * 2018-05-10 2021-01-15 合肥工业大学 一种多位姿、轨迹可调的下肢训练装置
CN108639184B (zh) * 2018-06-13 2023-04-25 辽宁石油化工大学 一种新型仿生关节机械腿
CN109263746A (zh) * 2018-09-17 2019-01-25 重庆大学 基于双曲柄复合连杆机构的腿部机构及其仿生机器人
CN109398527A (zh) * 2018-11-06 2019-03-01 北京建筑大学 一种多连杆步行式移动装置
CN109911053B (zh) * 2019-03-04 2020-06-16 瑞安市佰益医疗器械有限公司 一种多连杆仿生机械腿及爬行机器人
CN109940586B (zh) * 2019-03-21 2021-08-06 哈尔滨工业大学 多关节脊柱及脊柱型四足机器人
CN109999515A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 西北工业大学明德学院 一种多功能的四旋翼飞行器
CN110217311B (zh) * 2019-05-28 2024-01-26 广东省智能制造研究所 一种基于同轴并联机构的敏捷四足机器人
CN110126939A (zh) * 2019-06-25 2019-08-16 福州大学 一种重心可调的常速电驱动四足机器人及其使用方法
CN111038617A (zh) * 2020-01-21 2020-04-21 福州大学 一种四足机器人单腿结构及其工作方法
CN113120113B (zh) * 2021-03-17 2022-01-07 北京建筑大学 一种可重构并联-闭链连杆腿式机器人
CN113511283B (zh) * 2021-07-14 2022-05-06 昆明理工大学 一种采用多杆机构的腿部结构及其构建的四足机器人

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0185820B1 (en) * 1984-12-27 1989-03-15 Odetics, Inc. Horizontal actuator mechanism for the legs of a walking machine
CN2312160Y (zh) * 1997-07-11 1999-03-31 清华大学 能效型步行腿机构
US6484068B1 (en) * 2001-07-24 2002-11-19 Sony Corporation Robot apparatus and method for controlling jumping of robot device
KR101464125B1 (ko) * 2008-06-05 2014-12-04 삼성전자주식회사 보행로봇
CN103963869A (zh) * 2014-05-14 2014-08-06 王岳林 一种椭圆齿轮传动行走机器人及其制造方法
CN104129449B (zh) * 2014-07-15 2016-03-30 昆明理工大学 一种混合动力全地形行走器
CN104590412B (zh) * 2014-12-24 2017-01-11 浙江理工大学 一种多功能仿生弹跳及行走机器人

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