CN105857432B - 一种六足机器人及足部控制方法和步态控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六足机器人及足部控制方法和步态控制方法。该包括躯干及在躯干两侧对称设置的行走机构（前足、中足和后足）。行走机构包括：胯关节直线油缸、螺旋摆动油缸、大腿、轴、膝关节直线油缸、膝关节轴、膝关节摆动盘、挡油板、轴承、连接法兰、小腿、脚掌及紧固件等。根据不同的步态控制胯关节直线油缸、螺旋摆动油缸、膝关节直线油缸之间的协调工作，实现行走机构（前足、中足和后足）的行走动作，从而越过复杂的地形。

Description

一种六足机器人及足部控制方法和步态控制方法
技术领域
本发明属于机器人领域，特别是涉及一种六足机器人及足部控制方法和步态控制方法。
背景技术
随着科技进步，机器人技术的飞速发展，其应用领域也越来越广。作为移动机器人的重要成员，多足步行机器人主要被应用于以下几个领域，其一是远程勘探，如火山勘探，太空探索，海底探索；其二是危险环境，如核电站或高辐射环境，矿业勘探和开发，排雷排爆，灾区重建，搜救，战区；此外还有工地现场，如伐木及运输等工程领域。在以后的发展中，多足步行机器人必将在更多的领域大放异彩。
移动机器人通常可分为轮式移动机器人和多足步行机器人。到目前为止，虽然轮式移动机器人占主导地位，但是其通病是只能应用于相对平坦的地面，这就导致在部分区域传统的轮式移动机器人难以抵达。即便是世界上最先进的越野车，也只能越过一般崎岖的区域，而且能耗巨大，还会对地形、环境造成破坏。
多足步行机器人在自然地形下优越的机动性显而易见，因为它们的运动只需要离散的落足点作为支撑点，而不像轮式移动机器人那样只能在连续的支撑面上运动。即便是在柔软的地表行走，多足步行机器人也能利用其落足点离散的特性以较低的能耗运动。此外，利用其多自由度的特性，多足步行机器人能轻而易举的实现原地转弯；通过重心高度的实时调整，多足步行机器人能降低与不规则地形间的冲击，甚至可以与地面间断性的紧贴，从而增加其负载能力同时提高其运动稳定性。
多足机器人虽然具有诸多优点，但在非结构化境下难以用特定的数据去描述障碍物特征，其工作仍面临许多挑战，为了提高多足机器人的地形适应及越障能力，就需要从机构学角度、足部控制方法和步态时序方面研究更加灵活、可靠的机器人行走装置。
发明内容
为了提高多足机器人的地形适应及越障能力，本发明提供一种六足机器人及足部控制方法和步态控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方法：六足机器人包括躯干及在躯干两侧对称设置的行走机构（前足、中足和后足）。行走机构包括：胯关节直线油缸、螺旋摆动油缸、大腿、轴、膝关节直线油缸、膝关节轴、膝关节摆动盘、挡油板、轴承、连接法兰、小腿、脚掌及紧固件等。下面对行走机构的具体工作原理作阐述：螺旋摆动油缸通过其上的耳轴和躯干铰接，另一端通过轴和胯关节直线油缸铰接，胯关节直线油缸的另一端通过轴和躯干铰接，各铰接处形成可以自由转动的转动副，胯关节直线油缸根据机器人的运动需要，在油压的驱动下，带动螺旋摆动油缸绕其上的铰接耳轴摆动，从而带动行走机构（前足、中足和后足）在主机左右方向摆动，实现转向；大腿通过紧固件和螺旋摆动油缸内部的摆动轴端面紧固，螺旋摆动油缸在油压的作用下，其内部的摆动轴相对于外壳转动，从而带动大腿、小腿等在前后方向运动；膝关节直线油缸安装于大腿内部，膝关节轴的两侧，其一端通过轴和大腿铰接，形成转动副，另一端通过轴和膝关节摆动盘铰接，形成转动副，膝关节摆动盘对称中心处有正六边形孔，膝关节轴和膝关节摆动盘配合处截面同为正六边形，两者配合到一起，使其不能在周向产生相对运动，膝关节轴两端用安装于大腿上的轴承支撑，膝关节轴和连接法兰配合处的截面为正六边形，膝关节轴和连接法兰中心处的正六边形孔配合，进而限制两者在周向的运动，小腿通过紧固件和连接法兰紧固，膝关节直线油缸在油压的作用下伸缩运动，驱动膝关节摆动盘绕其中心转动，进而通过膝关节轴、连接法兰将扭矩传递给小腿，实现小腿在前后方向的运动；根据不同的步态控制胯关节直线油缸、螺旋摆动油缸、膝关节直线油缸之间的协调工作，实现行走机构（前足、中足和后足）的行走动作，通过各行走机构之间的协调工作，从而可以越过各种复杂的非结构化环境；连接法兰、挡油板、大腿及膝关节轴之间形成的型腔用于储存润滑脂润滑轴承；为了减小机器人和地面之间的接触压强，提高地形适应能力，在小腿下端安装了脚掌，脚掌和小腿之间通过轴铰接。
为了使行走机构灵活运动，下面根据行走机构的结构特点及其工作原理阐述各足控制方法：情况一，六足机器人直行的过程中，前足各关节动作顺序一致（仅存在步态时序差，即左前足和右前足存在先后动作的情况），中足和后足各关节动作顺序一致（仅存在步态时序差）。机器人向前直行的过程中，以左前足各关节的动作顺序与控制原理为例阐述前足的工作过程：由螺旋摆动油缸驱动大腿顺时针转动，完成抬大腿的动作，完成抬大腿之后，在膝关节直线油缸的驱动下踢小腿（顺时针转动），再由螺旋摆动油缸驱动大腿逆时针转动直至脚掌触地（此时完成跨步），接下来，小腿在膝关节直线油缸的驱动下逆时针转动，小腿在逆时针转动的过程中，大腿在螺旋摆动油缸的驱动下作逆时针动作，始终保持脚掌触地（此时完成一步的跨步、行走）；机器人向前直行的过程中，以左后足各关节的动作顺序与控制原理为例阐述中足、后足的工作过程：膝关节直线油缸驱动小腿顺时针转动，到预定位置后，螺旋摆动油缸驱动大腿顺时针转动，到预定位置后，膝关节直线油缸驱动小腿逆时针转动，脚掌触地后，螺旋摆动油缸驱动大腿逆时针转动，同时，膝关节直线油缸驱动小腿逆时针转动，始终保持脚掌触地。当六足机器人向反方向直线行走的情况下，前足和中足、后足各关节动作顺序互换。情况二，六足机器人在转向的过程中，行走机构所包含的前足和后足动作原理一致，下面以左前足向左转向的工作过程作简要阐述：螺旋摆动油缸驱动大腿抬腿（逆时针转动），胯关节直线油缸驱动螺旋摆动油缸绕其上的耳轴转动，使得左前足向左移动，到预定位置后，螺旋摆动油缸驱动大腿落腿（顺时针转动），使得脚掌触地，然后，胯关节直线油缸驱动螺旋摆动油缸绕其上的耳轴转动，使得左前足向右移动，在移动的过程中，始终保持脚掌触地；六足机器人在转向的过程中，中足的脚掌和地面接触的工况下，胯关节直线油缸处于浮动状态，使得中足在左右方向的移动是跟随主机的需要从动，在中足在左右方向的跨步过程中，胯关节直线油缸驱动螺旋摆动油缸绕其上的耳轴转动，调节中足使其在竖直方向。
为了使行走机构之间协调动作，在六足机器人直行的过程中，假设步距为λ1(指支撑相时足端相对于机体在前后方向移动的距离) ,由于机器人向前直行和向后直行步态原理一致（都是通过支撑相时足端相对于机体在前后方向移动的距离为节点控制各足之间的动作顺序，向前行走和向后行走仅跨步方向相反，各足动作顺序一致，步态时序差均为1/5λ1），下面以机器人向前行走为例，阐述各足步态之间的关系：在初始状态，行走机构（前足、中足、后足）的脚掌位于1/2λ1处，准备行走前，机器人原地调整各足脚掌和地面接触的位置，为了便于理解跨步过程，规定跨步动作是各足完成从0λ1到1λ1的过程。动作一：原地调整各足姿态，此时，左前足位于λ1处、右中足位于4/5λ1处、左后足位于3/5λ1处、右前足位于2/5λ1、左中足位于1/5λ1处、右后足位于0λ1处；动作二：在各关节油缸的协调驱动下（前足、中足、左后足和地面接触驱动机体向前移动），左前足移动至4/5λ1处、右中足移动至3/5λ1处、左后足移动至2/5λ1处、右前足移动至1/5λ1、左中足移动至0λ1处、右后足抬足跨步至λ1处；动作三：在各关节油缸的协调驱动下（前足、右中足、后足和地面接触驱动机体向前移动），左前足移动至3/5λ1处、右中足移动至2/5λ1处、左后足移动至1/5λ1处、右前足移动至0λ1、左中足抬足跨步至λ1处、右后足移动至4/5λ1处；动作四：在各关节油缸的协调驱动下（左前足、中足、后足和地面接触驱动机体向前移动），左前足移动至2/5λ1处、右中足移动至1/5λ1处、左后足移动至0λ1处、右前足抬足跨步至λ1、左中足移动至4/5λ1处、右后足移动至3/5λ1处；动作五：在各关节油缸的协调驱动下（前足、中足、右后足和地面接触驱动机体向前移动），左前足移动至1/5λ1处、右中足移动至0λ1处、左后足抬足跨步至λ1处、右前足移动至4/5λ1、左中足移动至3/5λ1处、右后足移动至2/5λ1处；动作六：在各关节油缸的协调驱动下（前足、左中足、后足和地面接触驱动机体向前移动），左前足移动至0λ处、右中足抬足跨步至λ处、左后足移动至4/5λ1处、右前足移动至3/5λ1、左中足移动至2/5λ1处、右后足移动至1/5λ1处；动作七：在各关节油缸的协调驱动下（前足、左中足、后足和地面接触驱动机体向前移动），左前足抬足跨步至λ1处、右中足移动至4/5λ1处、左后足移动至3/5λ1处、右前足移动至2/5λ1、左中足移动至1/5λ1处、右后足移动至0λ1处（此时行走机构完成一个完整的足循环，机体重心向前移动λ1的距离）。
为了使行走机构之间协调动作，在六足机器人原地转向的过程中，假设步距为λ2(指支撑相时足端相对于机体在左右方向移动的距离) ,由于机器人向左转向和向右转向步态原理一致（都是通过支撑相时足端相对于机体在左右方向移动的距离为节点控制各足之间的动作顺序，向左转向和向右转向仅跨步方向相反，各足动作顺序一致，步态时序差均为1/5λ2），下面以机器人向左转向为例，阐述各足步态之间的关系：在初始状态，行走机构（前足、中足、后足）的脚掌位于1/2λ2处，规定行走机构在右极限位置为0λ2，左极限位置为λ2。动作一：原地调整各足姿态，此时，左前足位于λ2处、右中足浮动（胯关节直线油缸不具有约束作用）、左后足位于4/5λ2处、右前足位于2/5λ2、左中足浮动（胯关节直线油缸不具有约束作用）、右后足位于1/5λ2处；动作二：在各关节油缸的协调驱动下（前足、左中足、后足和地面接触驱动机体向左转动），左前足移动至4/5λ2处、右中足跨步至1/2λ2处、左后足移动至λ2处、右前足移动至1/5λ2、左中足浮动、右后足移动至2/5λ2处；动作三：在各关节油缸的协调驱动下（前足、中足、右后足和地面接触驱动机体向左转动），左前足移动至3/5λ2处、右中足浮动、左后足跨步至0λ2处、右前足移动至0λ2、左中足浮动、右后足移动至3/5λ2处；动作四：在各关节油缸的协调驱动下（左前足、中足、后足和地面接触驱动机体向左转动），左前足移动至2/5λ2处、右中足浮动、左后足跨步至1/5λ2处、右前足跨步至λ2、左中足浮动、右后足移动至4/5λ2处；动作五：在各关节油缸的协调驱动下（前足、右中足、后足和地面接触驱动机体向左转动），左前足移动至1/5λ2处、右中足浮动、左后足跨步至2/5λ2处、右前足移动至4/5λ2、左中足跨步至1/2λ2、右后足移动至λ2处；动作六：在各关节油缸的协调驱动下（前足、中足、左后足和地面接触驱动机体向左转动），左前足移动至0λ2处、右中足浮动、左后足跨步至3/5λ2处、右前足移动至3/5λ2、左中足浮动、右后足跨步至0λ2处；动作七：在各关节油缸的协调驱动下（右前足、中足、后足和地面接触驱动机体向左转动），左前足跨步至λ2处、右中足浮动、左后足跨步至4/5λ2处、右前足移动至2/5λ2、左中足浮动、右后足移动至1/5λ2处；（此时行走机构完成一个完整的足循环动作）。
为了使机器人能够应用于工程领域，就需要较强的负重的能力，因此各关节采用液压元件驱动，为了较小的空间输出较大的扭矩，胯关节的摆动采用螺旋摆动油缸驱动，根据空间特点，小腿采用两个膝关节直线油缸驱动，两油缸的对称布置，增加了驱扭矩的同时，避免了因单个油缸驱动轴承受力过大导致损坏的现象；为了使行走更加平稳、承载力大，就需要多足同时触地，因此采用各足依次动作的控制方法。
附图说明
图1是六足机器人的整体结构示意图。
图2是躯干101的结构示意图。
图3是行走机构102的结构示意图。
图4是螺旋摆动油缸的三维示意图。
图5是行走机构102局部三维示意图。
图6是行走机构102的正视图。
图7是沿图6中F－F线的剖视图。
图8是行走机构102的结构示意图。
图9各足动作顺序及步态示意简图。
图10直行动作一步态时序图。
图11直行动作二步态时序图。
图12直行动作三步态时序图。
图13直行动作四步态时序图。
图14直行动作五步态时序图。
图15直行动作六步态时序图。
图16直行动作七步态时序图。
图17左转动作一步态时序图。
图18左转动作二步态时序图。
图19左转动作三步态时序图。
图20左转动作四步态时序图。
图21左转动作五步态时序图。
图22左转动作六步态时序图。
图23左转动作七步态时序图。
具体实施方式
附图标记说明：
101.躯干 102.行走机构 103.前足 104.中足 105.后足 A.胯关节 B.膝关节
1.胯关节直线油缸 2.轴 3.螺旋摆动油缸 4.大腿 5.小腿 6.脚掌 7.紧固件
8.摆动轴 9.外壳 10.耳轴 11.膝关节直线油缸 12.膝关节摆动盘 13.膝关节轴
14.轴承 15.连接法兰 16.挡油板
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
一种六足机器人包括躯干101及在躯干101两侧对称设置的行走机构102（前足103、中足104和后足105）。行走机构102包括：胯关节直线油缸1、轴2、螺旋摆动油缸3、大腿4、小腿5、脚掌6、紧固件7、膝关节直线油缸11、膝关节摆动盘12、膝关节轴13、轴承14、连接法兰15及挡油板16等。行走机构102的结构、工作原理一致，下面对其具体的工作原理作详细阐述：螺旋摆动油缸3通过其上的耳轴10和躯干101铰接，另一端通过轴2和胯关节直线油缸1铰接，胯关节直线油缸1的另一端通过轴2和躯干101铰接，各铰接处形成可以自由转动的转动副，胯关节直线油缸1根据机器人的运动需要，在油压的驱动下，带动螺旋摆动油缸3绕其上的铰接耳轴10摆动，从而带动行走机构102（前足103、中足104和后足105）在主机左右方向摆动运动，实现转向；大腿4通过紧固件7和螺旋摆动油缸3内部的摆动轴8端面紧固，螺旋摆动油缸3在油压的作用下，其内部的摆动轴8相对于外壳9摆动，从而带动大腿4、小腿5等在前后方向运动；膝关节直线油缸11安装于大腿4内部，膝关节轴13的两侧，其一端通过轴2和大腿4铰接，形成转动副，另一端通过轴2和膝关节摆动盘12铰接，形成转动副，膝关节摆动盘12对称中心处有正六边形孔，膝关节轴13和膝关节摆动盘12配合处截面同为正六边形，两者配合到一起，使其不能在周向产生相对运动，膝关节轴13两端用安装于大腿4上的轴承14支撑，膝关节轴13和连接法兰15配合处的截面为正六边形，膝关节轴13和连接法兰15中心处的正六边形孔配合，进而限制两者在周向的运动，小腿5通过紧固件7和连接法兰15紧固，膝关节直线油缸11在油压的作用下伸缩运动，驱动膝关节摆动盘12绕其中心转动，进而通过膝关节轴13、连接法兰15将扭矩传递给小腿5，实现小腿5在前后方向的运动；根据不同的步态控制胯关节直线油缸1、螺旋摆动油缸3、膝关节直线油缸11之间的协调工作，实现行走机构102（前足103、中足104和后足105）的行走动作，通过各行走机构102之间的协调工作，从而可以越过各种复杂的非结构化环境；连接法兰15、挡油板16、大腿4及膝关节轴13之间形成的型腔用于储存润滑脂润滑轴承14；为了减小机器人和地面之间的接触压强，提高地形适应能力，在小腿5下端安装了脚掌6，脚掌6和小腿5之间通过轴2铰接。
六足机器人各关节采用油缸驱动具有较强的负重能力。胯关节在前后方向的摆动采用螺旋摆动油缸驱动，其特点是能够输出较大的扭矩、零泄漏，因此能够长时间锁定某个姿态，并且负重能力强；根据空间特点，小腿采用两个膝关节直线油缸驱动，两油缸的对称布置，增加了驱扭矩的同时，避免了因单个油缸驱动轴承受力过大导致损坏的现象。
下面章节对六足机器人行走机构各关节动作顺序（单足行走原理）及各足之间的步态时序进行详细说明，为了便于阐述，如图9，规定前足103的左前足标记为a、右前足标记为b，中足104的左中足标记为c、右中足标记为d，后足105的左后足标记为e、右后足标记为f。
为了使行走机构102（前足103、中足104和后足105）灵活运动，下面根据行走机构102的结构特点及其工作原理阐述控制方法：情况一，六足机器人直行的过程中，前足103各关节动作顺序一致（仅存在步态时序差，即左前足a和右前足b存在先后动作的情况），中足104和后足105各关节动作顺序一致（仅存在步态时序差）。机器人向前直行的过程中，以左前足a各关节的动作顺序与控制原理为例阐述前足103的工作过程：由螺旋摆动油缸3驱动大腿4顺时针转动，完成大腿4的抬腿动作（螺旋摆动油缸3行程结束），完成抬大腿4的动作之后，在膝关节直线油缸11的驱动下踢小腿5至竖直状态（顺时针转动），再由螺旋摆动油缸3驱动大腿4逆时针转动直至脚掌6触地（此时完成跨步），接下来，小腿5在膝关节直线油缸11的驱动下逆时针转动至和水平地面之间的夹角为45°，小腿5在逆时针转动的过程中，大腿4在螺旋摆动油缸3的驱动下作逆时针动作，始终保持脚掌6触地（此时完成一步的跨步、行走）；机器人向前直行的过程中，以左后足e各关节的动作顺序与控制原理为例阐述中足104、后足105的工作过程：膝关节直线油缸11驱动小腿5顺时针转动至和水平地面之间的夹角为45°，到该位置后，螺旋摆动油缸3驱动大腿4顺时针转动至螺旋摆动油缸3行程结束，到该位置后，膝关节直线油缸11驱动小腿5逆时针转动至脚掌6触地，然后，螺旋摆动油缸3驱动大腿4逆时针转动，同时，膝关节直线油缸11驱动小腿5逆时针转动至竖直状态，始终保持脚掌6触地。当六足机器人向反方向直线行走的情况下，前足103和中足104、后足105各关节动作顺序互换（即六足机器人向前直行与向后直行足部控制方法的区别是前足103的工作步骤和中足104、后足105的工作步骤互换）。情况二，六足机器人在转向的过程中，行走机构102所包含的前足103和后足105动作原理一致，下面以左前足a向左转向的工作过程作阐述：螺旋摆动油缸3驱动大腿4抬腿至螺旋摆动油缸3行程结束（逆时针转动），胯关节直线油缸1驱动螺旋摆动油缸3绕其上的耳轴10转动，使得左前足a向左移动，直至胯关节直线油缸1行程结束，螺旋摆动油缸3驱动大腿4落腿（顺时针转动），使得脚掌6触地，然后，胯关节直线油缸1驱动螺旋摆动油缸3绕其上的耳轴10转动，使得左前足a向右移动，至胯关节直线油缸（1）行程结束，在移动的过程中，始终保持脚掌6触地；六足机器人在转向的过程中，中足104的脚掌6和地面接触的工况下，胯关节直线油缸1处于浮动状态，使得中足104在左右方向的移动是跟随主机的需要从动，当中足104在左右方向的跨步过程中，胯关节直线油缸1驱动螺旋摆动油缸3绕其上的耳轴10转动，调节中足104使其在竖直方向。
为了使行走机构102之间协调动作，就需要规划各足之间的步态时序，在六足机器人直行的过程中，假设步距为λ1(指支撑相时足端相对于机体在前后方向移动的距离) ,由于机器人向前直行和向后直行步态原理一致（都是通过支撑相时足端相对于机体在前后方向移动的距离为节点控制各足之间的动作顺序，向前行走和向后行走仅跨步方向相反，各足动作顺序一致，步态时序差均为1/5λ1），下面以机器人向前行走为例，阐述各足步态之间的关系：在初始状态，行走机构102（前足103、中足104、后足105）的脚掌6位于1/2λ1处，准备行走前，机器人原地调整各足脚掌和地面接触的位置，为了便于理解跨步过程，规定跨步动作是各足完成从0λ1到1λ1的过程。动作一（图,10）：原地调整各足姿态，左前足a调整至λ1处、右中足d调整至4/5λ1处、左后足e调整至3/5λ1处、右前足b调整至2/5λ1、左中足c调整至1/5λ1处、右后足f调整至0λ1处；动作二（图11）：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、中足104、左后足e和地面接触驱动机体向前移动），左前足a移动至4/5λ1处、右中足d移动至3/5λ1处、左后足e移动至2/5λ1处、右前足b移动至1/5λ1、左中足c移动至0λ1处、右后足f抬足跨步至λ1处；动作三（图12）：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、右中足d、后足105和地面接触驱动机体向前移动），左前足a移动至3/5λ1处、右中足d移动至2/5λ1处、左后足e移动至1/5λ1处、右前足b移动至0λ1、左中足c抬足跨步至λ1处、右后足f移动至4/5λ1处；动作四（图13）：在各关节油缸的协调驱动下（左前足a、中足104、后足105和地面接触驱动机体向前移动），左前足a移动至2/5λ1处、右中足d移动至1/5λ1处、左后足e移动至0λ1处、右前足b抬足跨步至λ1、左中足c移动至4/5λ1处、右后足f移动至3/5λ1处；动作五（图14）：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、中足104、右后足f和地面接触驱动机体向前移动），左前足a移动至1/5λ1处、右中足d移动至0λ1处、左后足e抬足跨步至λ1处、右前足b移动至4/5λ1、左中足c移动至3/5λ1处、右后足f移动至2/5λ1处；动作六（图15）：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、左中足c、后足105和地面接触驱动机体向前移动），左前足a移动至0λ处、右中足d抬足跨步至λ处、左后足e移动至4/5λ1处、右前足b移动至3/5λ1、左中足c移动至2/5λ1处、右后足f移动至1/5λ1处；动作七（图16）：在各关节油缸的协调驱动下（右前足b、中足104、后足105和地面接触驱动机体向前移动），左前足a抬足跨步至λ1处、右中足d移动至4/5λ1处、左后足e移动至3/5λ1处、右前足b移动至2/5λ1、左中足c移动至1/5λ1处、右后足f移动至0λ1处（此时行走机构完成一个完整的足循环，机体重心向前移动λ1的距离）。
为了使行走机构之间协调动作，在六足机器人原地转向的过程中，假设步距为λ2(指支撑相时足端相对于机体在左右方向移动的距离) ,由于机器人向左转向和向右转向步态原理一致（都是通过支撑相时足端相对于机体在左右方向移动的距离为节点控制各足之间的动作顺序，向左转向和向右转向仅跨步方向相反，各足动作顺序一致，步态时序差均为1/5λ2），下面以机器人向左转向为例，阐述各足步态之间的关系：在初始状态，行走机构102（前足103、中足104、后足105）的脚掌6位于1/2λ2处，规定行走机构102在右极限位置为0λ2，左极限位置为λ2（图9）。动作一（图17）：原地调整各足姿态，此时，左前足a位于λ2处、右中足d浮动（胯关节直线油缸1不具有约束作用）、左后足e位于4/5λ2处、右前足b位于2/5λ2、左中足c浮动（胯关节直线油缸1不具有约束作用）、右后足f位于1/5λ2处；动作二(图18) ：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、左中足c、后足105和地面接触驱动机体向左转动），左前足a移动至4/5λ2处、右中足d跨步至1/2λ2处、左后足e移动至λ2处、右前足b移动至1/5λ2、左中足c浮动、右后足f移动至2/5λ2处；动作三(图19) ：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、中足104、右后足f和地面接触驱动机体向左转动），左前足a移动至3/5λ2处、右中足d浮动、左后足e跨步至0λ2处、右前足b移动至0λ2、左中足c浮动、右后足f移动至3/5λ2处；动作四（图20）：在各关节油缸的协调驱动下（左前足a、中足104、后足105和地面接触驱动机体向左转动），左前足a移动至2/5λ2处、右中足d浮动、左后足e跨步至1/5λ2处、右前足b跨步至λ2、左中足c浮动、右后足f移动至4/5λ2处；动作五（图21）：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、右中足d、后足105和地面接触驱动机体向左转动），左前足a移动至1/5λ2处、右中足d浮动、左后足e跨步至2/5λ2处、右前足b移动至4/5λ2、左中足c跨步至1/2λ2、右后足f移动至λ2处；动作六（图22）：在各关节油缸的协调驱动下（前足103、中足104、左后足e和地面接触驱动机体向左转动），左前足a移动至0λ2处、右中足d浮动、左后足e跨步至3/5λ2处、右前足b移动至3/5λ2、左中足c浮动、右后足f跨步至0λ2处；动作七（图23）：在各关节油缸的协调驱动下（右前足b、中足104、后足105和地面接触驱动机体向左转动），左前足a跨步至λ2处、右中足d浮动、左后足e跨步至4/5λ2处、右前足b移动至2/5λ2、左中足c浮动、右后足f移动至1/5λ2处；（此时行走机构102完成一个完整的足循环动作）。

Claims (1)

1.一种六足机器人，包括躯干(101)及在躯干(101)两侧对称布置的三对行走机构(102)，其特征在于：三对行走机构(102)分别是前足(103)、中足(104)和后足(105)；
行走机构(102)在六足机器人左右方向的摆动由胯关节直线油缸(1)驱动；行走机构(102)的大腿(4)在六足机器人前后方向的摆动由螺旋摆动油缸(3)驱动；行走机构(102)的小腿(5)在六足机器人前后方向的摆动由膝关节直线油缸(11)驱动；
螺旋摆动油缸(3)的一端通过其上的耳轴(10)和躯干(101)铰接，另一端通过轴(2)和胯关节直线油缸(1)的一端铰接，胯关节直线油缸(1)的另一端通过轴(2)和躯干(101)铰接；
大腿(4)通过紧固件(7)和螺旋摆动油缸(3)内部的摆动轴(8)端面紧固；
膝关节直线油缸(11)安装于大腿(4)的内部、膝关节轴(13)轴线的两侧，其一端通过轴(2)和大腿(4)铰接，另一端通过轴(2)和膝关节摆动盘(12)铰接；
膝关节摆动盘(12)和膝关节轴(13)配合处的截面为正六边形，膝关节轴(13)和连接法兰(15)配合处的截面为正六边形，膝关节轴(13)两端由安装于大腿(4)上的轴承(14)支撑，小腿(5)通过紧固件(7)和连接法兰(15)紧固；
连接法兰(15)、挡油板(16)、大腿(4)及膝关节轴(13)之间形成封闭的型腔，型腔中安装轴承(14)；
小腿(5)下端安装脚掌(6)，脚掌(6)和小腿(5)之间通过轴(2)铰接。
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