CN106043490B - 一种连杆仿腿式行走机构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连杆仿腿式行走机构及方法，包括主体、轴和连杆机构；连杆机构通过曲柄与轴连接；连杆机构对称分布与主体两侧，每一侧的连杆机构包括前足连杆机构和后足连杆机构；所述轴包括前轴和后轴；曲柄一端与前轴为转动副约束，曲柄另一端连接前足短连杆和后足长连杆，带动前足短连杆和后足长连杆转动；前足短连杆与前足长连杆为转动副约束；前足长连杆与后轴为转动副约束。方法包括以下步骤：曲柄转动带动前足短连杆开始运动；从而带动其他连杆依次运动，使得整个行走机构往前运动。本发明结构简单，通过简单的曲柄连杆结构，即可完成行走，连杆机构的特点在于能承受很大的载荷，制造方便，可以节约生产成本和后期维修的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种行走装置，具体涉及一种连杆仿腿式行走机构及方法。
背景技术
常用的行走机构是轮胎和履带，而腿式行走以多点支撑，交换腿移动的方式，通过腿部与地面生成摩擦力的反作用力推动整体装置行走，腿式行走机构具有良好的越障能力，优越的可操作性和地面适应性。常见的腿式结构一般都是左右对称的，如六足腿式或者四足腿式，而四足腿式是目前更为普遍的。现有的行走机构结构复杂，大多是仿人的腿关节，自由度一般大于5个，驱动与控制方式特别困难，很难达到理想效果，成本很高，难以推广。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种连杆仿腿式行走机构及方法，通过曲柄连杆机构控制机构行走和越障，解决了现有技术的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，包括主体、轴和连杆机构；连杆机构通过曲柄与轴连接；
所述连杆机构对称分布与主体两侧，每一侧的连杆机构包括前足连杆机构和后足连杆机构；所述轴包括前轴和后轴；
前足连杆机构包括前足短连杆和前足长连杆，该两根连杆的运动轨迹位于同一平面；前足短连杆连接前轴，前足长连杆连接后轴；该两根连杆的一端相互连接；
后足连杆机构包括后足短连杆和后足长连杆，该两根连杆的运动轨迹位于同一平面；后足长连杆连接前轴，后足短连杆连接后轴；该两根连杆的一端相互连接；
曲柄一端与前轴为转动副约束，曲柄另一端连接前足短连杆和后足长连杆，带动前足短连杆和后足长连杆转动；前足短连杆与前足长连杆为转动副约束；前足长连杆与后轴为转动副约束。
进一步的，前足短连杆的行走端包括爪形前端，所述爪形前端为直角三角形，其中非直角边为向内弯曲的弧形。该结构能够更好的抓地，有效增加摩擦力。
进一步的，主体向外依次为前足连杆机构和后足连杆机构。这连杆所在平面没有重叠，因而运动时不会发生干涉。
进一步的，所述主体为梭形主体，主体的底部为弧形。当行走机构前行或越障时，若某一只足在运动过程离开地面，底部有细微接触地面，这时接触处起到支承的作用，整个行走机构有很好的稳定性而不至于倾斜
进一步的，所述曲柄通过直流电机控制。
进一步的，曲柄与连杆机构连接处通过连接栓连接；连杆机构内的连接通过连接栓连接。
一种连杆仿腿式行走方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：直流电机带动曲柄转动，与曲柄连接的前足短连杆开始运动；前足短连杆具体的运动方式是前足短连杆先抬高，当前足短连杆向下运动时，爪形前端同时往前运动；当爪形前端着地后，开始往后运动，由于爪形前端与地面摩擦力作用，整个行走机构往前运动，主体两侧的前足短连杆同时运动，两侧的后足短连杆往前的推动，整个行走机构往前运动；当行走机构在前进过程中遇到障碍时，主体底部弧形面与地面接触，支撑行走机构越过障碍。
有益效果：本发明提供的一种连杆仿腿式行走机构及方法，具有以下优点：
1)结构简单，通过简单的曲柄连杆结构，即可完成行走，连杆端部的爪形前端具有很好的抓地性，主体底部的弧形能很好的帮助行走机构越过障碍；而现有的腿式行走机构，大多是仿人的腿关节，自由度一般大于5个，驱动与控制方式特别困难，很难达到理想效果，而此处基于曲柄连杆的行走机构，只需要一个电机就可以驱动，结构简单，可以实现简单的功能。
2)安装零件少，零件主要以杆件为主，连杆机构的特点在于能承受很大的载荷，制造方便，可以节约生产成本和后期维修的成本。
3)运行巧妙，利用曲柄连杆机构的往复运动特点，可以很好的使整个小车前进，同时由于连杆的抬升动作，可以使小车有较好的越过障碍，类似于跳跃的动作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的侧面示意图
图3为本发明的俯视示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2和图3所示为一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，包括主体1、轴和连杆机构；连杆机构通过曲柄2与轴连接；
所述连杆机构对称分布与主体1两侧，每一侧的连杆机构包括前足连杆机构和后足连杆机构；所述轴包括前轴7和后轴8；
前足连杆机构包括前足短连杆3和前足长连杆4，该两根连杆的运动轨迹位于同一平面；前足短连杆3连接前轴7，前足长连杆4连接后轴8；该两根连杆的一端相互连接；
后足连杆机构包括后足短连杆6和后足长连杆5，该两根连杆的运动轨迹位于同一平面；后足长连杆5连接前轴7，后足短连杆6连接后轴8；该两根连杆的一端相互连接；
曲柄2一端与前轴7为转动副约束，曲柄2另一端连接前足短连杆3和后足长连杆5，带动前足短连杆3和后足长连杆5转动；前足短连杆3与前足长连杆4为转动副约束；前足长连杆4与后轴8为转动副约束。
具体的，曲柄，固定的前后轴(相当于机架)，前足短连杆与前足长连杆共同构成一个曲柄摇杆机构。而前足短连杆起到了行走机构前足的作用，上下的摆动可以使行走机构前行以及越障。
曲柄，固定的前后轴，后足长连杆与后足短连杆也构成了一个曲柄摇杆机构。而后足短连杆起到行走机构后足的作用，上下的摆动配合前足的运动共同实现行走机构的前进与越障。
进一步的，前足短连杆3的行走端包括爪形前端，所述爪形前端为直角三角形，其中非直角边为向内弯曲的弧形。该结构能够更好的抓地，有效增加摩擦力。
进一步的，主体1向外依次为前足连杆机构和后足连杆机构。这连杆所在平面没有重叠，因而运动时不会发生干涉。
进一步的，所述主体1为梭形主体1，主体1的底部为弧形。主体底部为弧形，当行走机构前行或越障时，若某一只足在运动过程离开地面，底部有细微接触地面，这时接触处起到支承的作用，整个行走机构有很好的稳定性而不至于倾斜。
进一步的，所述曲柄2通过直流电机控制。
进一步的，曲柄2与连杆机构连接处通过连接栓9连接；连杆机构内的连接通过连接栓9连接。
一种连杆仿腿式行走方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：直流电机带动曲柄2转动，与曲柄2连接的前足短连杆3开始运动；前足短连杆3具体的运动方式是前足短连杆3先抬高，当前足短连杆3向下运动时，爪形前端同时往前运动；当爪形前端着地后，开始往后运动，由于爪形前端与地面摩擦力作用，整个行走机构往前运动，主体1两侧的前足短连杆3同时运动，两侧的后足短连杆6往前的推动，整个行走机构往前运动；当行走机构在前进过程中遇到障碍时，主体1底部弧形面与地面接触，支撑行走机构越过障碍。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，包括主体（1）、轴和连杆机构；连杆机构通过曲柄（2）与轴连接；
所述连杆机构对称分布在主体两侧，每一侧的连杆机构包括前足连杆机构和后足连杆机构；所述轴包括前轴（7）和后轴（8）；
前足连杆机构包括前足短连杆（3）和前足长连杆（4），该两根连杆的运动轨迹位于同一平面；前足短连杆连接前轴，前足长连杆连接后轴；该两根连杆的一端相互连接；
后足连杆机构包括后足短连杆（6）和后足长连杆（5），该两根连杆的运动轨迹位于同一平面；后足长连杆连接前轴，后足短连杆连接后轴；该两根连杆的一端相互连接；
曲柄一端与前轴为转动副约束，曲柄另一端连接前足短连杆和后足长连杆，带动前足短连杆和后足长连杆转动；前足短连杆与前足长连杆为转动副约束；前足长连杆与后轴为转动副约束。
2.如权利要求1所述的一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，前足短连杆的行走端包括爪形前端，所述爪形前端为直角三角形，其中非直角边为向内弯曲的弧形。
3.如权利要求1所述的一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，主体向外依次为前足连杆机构和后足连杆机构。
4.如权利要求1所述的一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，所述主体为梭形主体，主体的底部为弧形。
5.如权利要求1所述的一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，所述曲柄通过直流电机控制。
6.如权利要求1所述的一种连杆仿腿式行走机构，其特征在于，曲柄与连杆机构连接处通过连接栓连接；连杆机构内的连接通过连接栓连接。
7.一种连杆仿腿式行走方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：直流电机带动曲柄转动，与曲柄连接的前足短连杆开始运动；前足短连杆具体的运动方式是前足短连杆先抬高，当前足短连杆向下运动时，爪形前端同时往前运动；当爪形前端着地后，开始往后运动，由于爪形前端与地面摩擦力作用，整个行走机构往前运动，主体两侧的前足短连杆同时运动，两侧的后足短连杆往前的推动，整个行走机构往前运动；当行走机构在前进过程中遇到障碍时，主体底部弧形面与地面接触，支撑行走机构越过障碍。
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