CN107128396A - 一种骑行机器人 - Google Patents

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QUANJIAO RUIXIANG ARTS & CRAFTS Co.,Ltd.
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赵峰
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Abstract

本发明公开一种骑行机器人，包含后车架、座椅、方向盘、前车架、支腿、传动叉、前传动轴、脚踏板、曲柄、后传动轴、十字叉、十字轴、圆锥齿轮、横向传动轴，后车架安装有两个支腿，后车架与前车架铰接，方向盘与前车架固连，前车架安装有两个支腿，一号圆锥齿轮与曲柄固连，安装于后车架的下端，二号圆锥齿轮与一号圆锥齿轮啮合，曲柄两端各安装有一个脚踏板，两个十字叉通过十字轴分别与前、后传动轴固连，前、后传动轴各通过一个传动叉与对应的三号锥齿轮固连，三号锥齿轮与四号锥齿轮啮合，两个四号锥齿轮分别与前、后横向传动轴固连，两个传动叉分别安装于前、后横向传动轴上。本发明可依靠人力驱动，实现模拟四肢动物的迈步运动。

Description

一种骑行机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，涉及一种骑行机器人。
背景技术
机器人技术在飞速发展，骑行机器人的应用领域也越来越宽阔。从实际中来看，足式步行运动有着轮式机械运动难以比拟的独到之处。足式行走机器人的运动轨迹是一系列离散的足印，轮式机器人的则是一条条连续的辙迹。崎岖地形中往往含有岩石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障碍物，可以稳定支撑机器人的连续路径十分有限，这意味着轮式机器人在这种地形中已经不适用。而足式行走机器人运动时只需要离散的点接触地面，对这种地形的适应性较强。足式机器人的腿部具有多个自由度，使运动的灵活性大大增强。
然而现有技术和方案难以通过简单的、单一的动力源（如人力或电机）驱动四足行走机器人，同时保证运动时至少有三条腿落地的平稳的运动姿态。并且现有多数四足行走机器人只能够实现直线向前或向后运动，不能左右转向。因此急需一种能够依靠单一动力源且能够灵活运动的足式行走机器人。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种能通过人力为动力源驱动的四足骑行机器人。
本发明所采用的技术方案为：一种骑行机器人，包含后车架、座椅、方向盘、前车架、支腿、传动叉、前传动轴、脚踏板、曲柄、后传动轴、十字叉、十字轴、二号圆锥齿轮、一号圆锥齿轮、横向传动轴、四号圆锥齿轮、三号圆锥齿轮，其特征在于：后车架后端两侧各安装有一个支腿，两支腿由同一个横向传动轴驱动，且两支腿转动相位差为180°，后车架前端与前车架通过空心销轴铰接，方向盘下端穿过空心销轴与前车架固定连接，前车架前端两侧各安装有一个支腿，两个支腿由同一个横向传动轴驱动，且两支腿转动相位差为180°。
进一步的，所述的一号圆锥齿轮中心与曲柄中段的中心固连，并安装于后车架的下侧，两个十字叉分别安装于后车架下端朝前和朝后的两个圆孔内，十字叉一端为Y型结构另一端装有二号圆锥齿轮，二号圆锥齿轮与一号圆锥齿轮实现啮合，曲柄两端各安装有一个脚踏板，座椅安装于后车架上侧。
进一步的，所述的前传动轴和后传动轴均由内轴和外轴两部分构成，两者能够相互滑动，实现传动轴的伸缩，两个十字叉的Y型结构通过十字轴分别与前传动轴和后传动轴的外轴固连，构成两个虎克铰，前传动轴和后传动轴的內轴各通过一个传动叉与对应的三号锥齿轮固连，三号锥齿轮与四号锥齿轮实现啮合，两个四号锥齿轮分别与前后两个横向传动轴固连，两个传动叉分别安装于前后两个横向传动轴上，两个横向传动轴分别安装于前车架和后车架的下端。
进一步的，所述的支腿由杆501、杆502、杆503、杆504、杆505、杆506、杆507、脚508、缓冲块509、杆510组成，杆501一端与杆503一端铰接，另一端与杆510一端铰接，中间位置与杆502一端铰接，杆502另一端与杆504一端铰接，铰接位置（即孔511处）通过转轴分别与前车架或后车架铰接，杆503另一端与杆506一端和杆505一端三者铰接，杆504另一端与杆506中间位置铰接，杆505另一端（即孔512处）与横向传动轴固连，杆506另一端与杆510中间位置铰接，杆510下端与杆507上端之间设有缓冲块509，缓冲块509内部设有弹簧和阻尼，杆507下端与脚508铰接。
附图说明
图1为本发明外观整体示意图。
图2为本发明前车架示意图。
图3为本发明后车架示意图。
图4为本发明后车架下端各部件安装示意图。
图5为本发明前、后传动叉安装示意图。
图6为本发明支腿示意图。
图7为本发明向右转向时的状态示意图。
附图标号：1-后车架；2-座椅；3-方向盘；4-前车架；5-支腿；6-传动叉；7-前传动轴；8-脚踏板；9-曲柄；10-后传动轴；11-十字叉；12-十字轴；13-二号圆锥齿轮；14-一号圆锥齿轮；15-横向传动轴；16-四号圆锥齿轮；17-三号圆锥齿轮。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示的一种骑行机器人，后车架1后端两侧各安装有一个支腿5，两支腿5由同一个横向传动轴15驱动，且两支腿5转动相位差为180°，后车架1前端与前车架4通过空心销轴铰接，方向盘3下端穿过空心销轴与前车架4固定连接，前车架4前端两侧各安装有一个支腿5，两个支腿5由同一个横向传动轴15驱动，且两支腿5转动相位差为180°。
如图4所示，一号圆锥齿轮14中心与曲柄9中段的中心固连，并安装于后车架1的下侧，两个十字叉11分别安装于后车架1下端朝前和朝后的两个圆孔内，十字叉11一端为Y型结构另一端装有二号圆锥齿轮13，二号圆锥齿轮13与一号圆锥齿轮14实现啮合，曲柄9两端各安装有一个脚踏板8，座椅2安装于后车架1上侧。
前传动轴7和后传动轴10均由內轴和外轴两部分构成，两者能够相互滑动，实现传动轴的伸缩，两个十字叉11的Y型结构通过十字轴12分别与前传动轴7和后传动轴10的外轴固连，构成两个虎克铰，如图5所示，前传动轴7和后传动轴10的內轴各通过一个传动叉6与对应的三号锥齿轮17固连，三号锥齿轮17与四号锥齿轮16实现啮合，两个四号锥齿轮16分别与前后两个横向传动轴15固连，两个传动叉6分别安装于前后两个横向传动轴15上，两个横向传动轴15分别安装于前车架4和后车架1的下端。
如图6所示，支腿5由杆501、杆502、杆503、杆504、杆505、杆506、杆507、脚508、缓冲块509、杆510组成，杆501一端与杆503一端铰接，另一端与杆510一端铰接，中间位置与杆502一端铰接，杆502另一端与杆504一端铰接，铰接位置（即孔511处）通过转轴分别与前车架4或后车架1铰接，杆503另一端与杆506一端和杆505一端三者铰接，杆504另一端与杆506中间位置铰接，杆505另一端（即孔512处）与横向传动轴15固连，杆506另一端与杆510中间位置铰接，杆510下端与杆507上端之间设有缓冲块509，缓冲块509内部设有弹簧和阻尼，杆507下端与脚508铰接。
本发明的实施例：如图1所示，操作者坐于座椅2上，双手掌控方向盘3，双脚分别放置于左、右脚踏板8，左、右腿交替踩踏脚踏板8，在曲柄9的带动下一号圆锥齿轮14旋转，驱动两个二号圆锥齿轮13旋转，两个二号圆锥齿轮13分别驱动前传动轴7和后传动轴10旋转，在三号圆锥齿轮17和四号圆锥齿轮16啮合作用下，前、后横向传动轴15开始旋转，两个横向传动轴15分别驱动两个前支腿5和两个后支腿5中的杆505旋转，之后四个支腿5开始模拟四肢动物做迈步运动，同时带动本发明向前或向后行走。
如图7所示，当操作者需要驾驶机器人向右转向时，操作者双手需顺时针转动方向盘3，前车架4和后车架1铰接处会发生向左偏移的趋势，在持续的行进过程中，机器人逐渐向右转向；当操作者需要驾驶机器人向左转向时，操作者双手需逆时针转动方向盘3，前车架4和后车架1铰接处会发生向右偏移的趋势，在持续的行进过程中，本发明逐渐向左转向。

Claims (4)

1.一种骑行机器人，包含后车架（1）、座椅（2）、方向盘（3）、前车架（4）、支腿（5）、传动叉（6）、前传动轴（7）、脚踏板（8）、曲柄（9）、后传动轴（10）、十字叉（11）、十字轴（12）、二号圆锥齿轮（13）、一号圆锥齿轮（14）、横向传动轴（15）、四号圆锥齿轮（16）、三号圆锥齿轮（17），其特征在于：后车架（1）后端两侧各安装有一个支腿5，两个支腿（5）由同一个横向传动轴（5）驱动，且两个支腿（5）转动相位差为180°，后车架（1）与前车架（4）通过空心销轴铰接，方向盘3下端穿过空心销轴与前车架（4）固定连接，前车架（4）前端两侧各安装有一个支腿（5），两个支腿（5）由同一个横向传动轴（15）驱动，且两支腿（5）转动相位差为180°。
2.如权利要求1所述的一种骑行机器人，其特征在于：所述的一号圆锥齿轮（14）中心与曲柄（9）中段的中心固连，并安装于后车架（1）的下侧，两个十字叉（11）分别安装于后车架（1）下端朝前和朝后的两个圆孔内，十字叉（11）一端为Y型结构另一端装有二号圆锥齿轮（13），二号圆锥齿轮（13）与一号圆锥齿轮（14）实现啮合。
3.如权利要求1所述的一种骑行机器人，其特征在于：所述的前传动轴（7）和后传动轴（10）的內轴各通过一个传动叉（6）与对应的三号锥齿轮（17）固连，三号锥齿轮（17）与四号锥齿轮（16）实现啮合，两个四号锥齿轮（16）分别与前后两个横向传动轴（15）固连，两个传动叉（6）分别安装于前后两个横向传动轴（15）上，两个横向传动轴（15）分别安装于前车架（4）和后车架（1）的下端。
4.如权利要求1所述的一种骑行机器人，其特征在于：所述的支腿（5）由杆（501）、杆（502）、杆（503）、杆（504）、杆（505）、杆（506）、杆（507）、脚（508）、缓冲块（509）、杆（510）组成，杆（501）一端与杆（503）一端铰接，另一端与杆（510）一端铰接，中间位置与杆（502）一端铰接，杆（502）另一端与杆（504）一端铰接，铰接位置（即孔511处）通过转轴分别与前车架（4）或后车架（1）铰接，杆（503）另一端与杆（506）一端和杆（505）一端三者铰接，杆（504）另一端与杆（506）中间位置铰接，杆（505）另一端，即孔512处与横向传动轴（15）固连，杆（506）另一端与杆（510）中间位置铰接，杆（510）下端与杆（507）上端之间设有缓冲块（509），杆（507）下端与脚（508）铰接。
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