CN107651038A - 一种曲柄滑块摇杆式运载机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,包括运载车以及机器人本体，运载车设有两轮，机器人本体包括上身机构、左腿机构以及右腿机构，左腿机构和右腿机构的组成相同，二者均包括有安装机构、动力机构、曲柄滑块摇杆机构以及骨架机构，安装机构与上身机构相连，动力机构和骨架机构均连接在安装机构上，曲柄滑块摇杆机构连接在动力机构和骨架机构之间，骨架机构包括有大腿骨架和小腿骨架，大腿骨架铰接在安装机构上，小腿骨架铰接在大腿骨架上。本发明机器人本体通过两个电机驱动使得控制变得简单，运载车在运载时拥有良好舒适性，使本发明可以适用于游乐场，供成人及小孩娱乐，并且可以满足小重量的货物运载。

Description

一种曲柄滑块摇杆式运载机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种曲柄滑块摇杆式运载机器人。

背景技术

目前，中国市场上机器人厂家很多，市场发展较快。各机器人厂家所设计的机器人各有千秋，特别是在工业方面机器人已成为自动化生产线上的重要成员逐渐被企业所认同并采用。但是现有技术的步行机器人腿部自由度都是全方位的，且各自由度个有一个驱动电机，这类机器人对控制要求高，需要合理的编写程序，控制复杂，对机械方面要求不高，可完成复杂动作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种曲柄滑块摇杆式运载机器人。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,包括运载车以及用于拉动运载车的机器人本体，运载车设有两轮，机器人本体包括上身机构、左腿机构以及右腿机构，左腿机构和右腿机构的组成相同，二者均包括有安装机构、动力机构、曲柄滑块摇杆机构以及骨架机构，安装机构与上身机构相连，动力机构和骨架机构均连接在安装机构上，曲柄滑块摇杆机构连接在动力机构和骨架机构之间，骨架机构包括有大腿骨架和小腿骨架，大腿骨架铰接在安装机构上，小腿骨架铰接在大腿骨架上，动力机构驱动曲柄滑块摇杆机构，曲柄滑块摇杆机构带动大腿骨架和小腿骨架连动。

进一步的，安装机构包括安装板，安装板上开设有减重孔；动力机构包括电机，电机固定在安装板的内侧。

进一步的，大腿骨架和小腿骨架均呈钝角三角型，小腿骨架位于大腿骨架内侧，大腿骨架的底部锐角处与小腿骨架的钝角处铰接，大腿骨架的钝角处与安装板前端底部的拐角处铰接。

进一步的，曲柄滑块摇杆机构包括曲柄、小连杆、大连杆、摇杆以及滑块；曲柄设置于安装板外侧，电机的主轴穿过安装板传动连接在曲柄的一端，小连杆和大连杆的一端均铰接在曲柄的另一端，小连杆位于大腿骨架内侧并且小连杆的另一端与大腿骨架的顶部锐角铰接，大连杆位于大腿骨架外侧，所述滑块铰接在大连杆另一端，滑块穿插在大腿骨架上并与之滑动导向配合，摇杆一端铰接在滑块上位于大腿骨架内侧的一端，摇杆的另一端铰接在小腿骨架的顶部锐角处；工作时，电机带动曲柄转动，曲柄同时驱动小连杆以及大连杆运动，小连杆驱动大腿骨架和小腿骨架整体运动，大连杆驱动大腿骨架上的滑块运动转化为摇杆运动，摇杆驱动小腿骨架运动。

进一步的，骨架机构还包括有支撑骨架，支撑骨架呈钝角三角型，支撑骨架位于安装板内侧，支撑骨架的顶部锐角处与安装板前端底部的拐角处铰接，支撑骨架、大腿骨架与安装板的铰接轴为一体同轴设置；支撑骨架的底部锐角处铰接在小腿骨架的钝角处，支撑骨架、大腿骨架与小腿骨架的铰接轴为一体同轴设置，所述滑块还穿插在支撑骨架上并与之滑动导向配合；支撑骨架与大腿骨架同步运动。

进一步的，大腿骨架及支撑骨架上均设有与滑块配合的U型孔。

进一步的，小腿骨架的底部锐角处铰接有支撑脚。

进一步的，左腿机构及右腿机构的电机均通过锂离子电池驱动。

进一步的，左腿机构及右腿机构的电机均为12V的直流减速电机。

有益效果：本发明的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人，利用两个电机分别驱动左腿机构和右腿机构交替运动，以模仿人类行走动作从而拉动运载车，采用两个电机驱动的方式使得控制变得简单，并且左腿机构和右腿机构具有良好的自锁性能，在重力作用下不会动作；运载车可设计成类似黄包车的形状，使其在运载时拥有良好舒适性，使本发明可以适用于游乐场，实现机器人拉黄包车，供成人及小孩娱乐，并且可以满足小重量的货物运载。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明左腿机构的拆分结构示意图；

图3为本发明左腿机构运动状态图一；

图4为本发明左腿机构运动状态图二；

图5为本发明左腿机构运动状态图三；

附图标记说明：运载车1，机器人本体2，上身机构2a，左腿机构2b，右腿机构2c，大腿骨架4a，小腿骨架4b，支撑骨架4c，安装板5，曲柄6a，小连杆6b，大连杆6c，滑块6d，摇杆6e，U型孔7，支撑脚8。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图5所示的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,包括运载车1以及用于拉动运载车1的机器人本体2，运载车1设有两轮，机器人本体2包括上身机构2a、左腿机构2b以及右腿机构2c，左腿机构2b和右腿机构2c的组成相同，二者均包括有安装机构、动力机构、曲柄滑块摇杆机构以及骨架机构，安装机构与上身机构2a相连，动力机构和骨架机构均连接在安装机构上，曲柄滑块摇杆机构连接在动力机构和骨架机构上，骨架机构包括有大腿骨架4a和小腿骨架4b，大腿骨架4a铰接在安装机构上，小腿骨架4b铰接在大腿骨架4a上，动力机构驱动曲柄滑块摇杆机构，曲柄滑块摇杆机构带动大腿骨架4a和小腿骨架4b连动。

运载机器人在运动时，左腿机构2b先抬起，右腿机构2c不动，当左腿机构2b触地时，右腿机构2c启动，而左腿机构2b继续转动到中立位时停止，当右腿机构2c触地时，左腿机构2b启动，最终使右腿机构2c和左腿机构2b相互交替的循环前进，带动运载车1前进；运载车1前进的过程中，总是一腿支撑，另一腿才能提步，通过一腿以及运载车1的两个轮保持运载机器人整体不会倾倒。

运载车1类似黄包车的形状，使其在运载时拥有良好舒适性，使本发明可以适用于游乐场，实现机器人拉黄包车，供成人及小孩娱乐，并且可以满足小重量的货物运载。

安装机构包括安装板5，安装板5上开设有减重孔；动力机构包括电机，电机固定在安装板5的内侧。

大腿骨架4a和小腿骨架4b均呈钝角三角型，小腿骨架4b位于大腿骨架4a内侧，大腿骨架4a的底部锐角处与小腿骨架4b的钝角处铰接，大腿骨架4a的钝角处与安装板5前端底部的拐角处铰接。

曲柄滑块摇杆机构包括曲柄6a、小连杆6b、大连杆6c、摇杆6e以及滑块6d；曲柄6a设置于安装板5外侧，电机的主轴穿过安装板5传动连接在曲柄6a的一端，小连杆6b和大连杆6c的一端均铰接在曲柄6a的另一端，小连杆6b位于大腿骨架4a内侧并且小连杆6b的另一端与大腿骨架4a的顶部锐角铰接，大连杆6c位于大腿骨架4a外侧，所述滑块6d铰接在大连杆6c另一端，滑块6d穿插在大腿骨架4a上并与之滑动导向配合，摇杆6e一端铰接在滑块6d上位于大腿骨架4a内侧的一端，摇杆6e的另一端铰接在小腿骨架4b的顶部锐角处。

工作状态，电机带动曲柄6a转动，曲柄6a同时驱动小连杆6b以及大连杆6c运动，小连杆6b驱动大腿骨架4a和小腿骨架4b整体运动，大连杆6c驱动大腿骨架4a上的滑块6d运动转化为摇杆6e运动，摇杆6e驱动小腿骨架4b运动，以模仿人类行走运动；电机停止时，在重力作用下左腿机构2b和右腿机构2c均不会动作，须由曲柄6a驱动才能使左腿机构2b和右腿机构2c运动。

骨架机构还包括有支撑骨架4c，支撑骨架4c呈钝角三角型，支撑骨架4c位于安装板5内侧，支撑骨架4c的顶部锐角处与安装板5前端底部的拐角处铰接，支撑骨架4c、大腿骨架4a与安装板5的铰接轴为一体同轴设置；支撑骨架4c的底部锐角处铰接在小腿骨架4b的钝角处，支撑骨架4c、大腿骨架4a与小腿骨架4b的铰接轴为一体同轴设置，所述滑块6d还穿插在支撑骨架4c上并与之滑动导向配合；支撑骨架4c与大腿骨架4a同步运动；支撑骨架4c用于辅助支撑上身机构2a，并用于使滑块6d和小腿骨架4b的安装更加稳固。

大腿骨架4a及支撑骨架4c上均设有与滑块6d配合的U型孔7。

小腿骨架4b的底部锐角处铰接有支撑脚8，支撑脚8用于直接于地面接触增加机器人本体2与地面的接触面积，对机器人本体2进行支撑。

左腿机构2b及右腿机构2c的电机均通过锂离子电池驱动；相较于其它电池，锂离子电池能够提供大电流放电，其最大长处是具有目前最大的功率密度，只要正确使用，充电次数几乎没有限制，并且其重量很轻，可以减少机器人本体2的负担。

左腿机构2b及右腿机构2c的电机均为12V的直流减速电机，12V的直流减速电机的扭矩大，尺寸合理，控制方式简单，较为适用于本发明的驱动动力。

参照图3至图5，本发明的工作原理：左腿机构2b动作，右腿机构2c不动，左腿机构2b的通过电机驱动，左腿机构2b的大腿骨架4a和小腿骨架4b整体朝前抬起，并且左腿机构2b的小腿骨架4b相对于大腿骨架4a朝前抬起，当小腿骨架4b抬起时最顶点时，机器人本体2的重心向左前方偏移，机器人本体2向左前方倾倒使小腿骨架4b底部的支撑脚8触地，并拉动运载车1前进，左腿机构2b的支撑脚8触地时，右腿机构2c动作，动作步骤与左腿机构2b相同，右腿机构2c动作的同时，左腿机构2b的电机持续运动，左腿机构2b的大腿骨架4a和小腿骨架4b逐渐弯曲直立使左腿机构2b移动至中立位置停止，当右腿机构2c触地时，左腿机构2b动作，如此交替的循环前进。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：包括运载车（1）以及用于拉动运载车（1）的机器人本体（2），运载车（1）设有两轮，机器人本体（2）包括上身机构（2a）、左腿机构（2b）以及右腿机构（2c），左腿机构（2b）和右腿机构（2c）的组成相同，二者均包括有安装机构、动力机构、曲柄滑块摇杆机构以及骨架机构，安装机构与上身机构（2a）相连，动力机构和骨架机构均连接在安装机构上，曲柄滑块摇杆机构连接在动力机构和骨架机构之间，骨架机构包括有大腿骨架（4a）和小腿骨架（4b），大腿骨架（4a）铰接在安装机构上，小腿骨架（4b）铰接在大腿骨架（4a）上，动力机构驱动曲柄滑块摇杆机构，曲柄滑块摇杆机构带动大腿骨架（4a）和小腿骨架（4b）连动。

2.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：安装机构包括安装板（5），安装板（5）上开设有减重孔；动力机构包括电机，电机固定在安装板（5）的内侧。

3.根据权利要求2所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：大腿骨架（4a）和小腿骨架（4b）均呈钝角三角型，小腿骨架（4b）位于大腿骨架（4a）内侧，大腿骨架（4a）的底部锐角处与小腿骨架（4b）的钝角处铰接，大腿骨架（4a）的钝角处与安装板（5）前端底部的拐角处铰接。

4.根据权利要求3所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：曲柄滑块摇杆机构包括曲柄（6a）、小连杆（6b）、大连杆（6c）、摇杆（6e）以及滑块（6d）；曲柄（6a）设置于安装板（5）外侧，电机的主轴穿过安装板（5）传动连接在曲柄（6a）的一端，小连杆（6b）和大连杆（6c）的一端均铰接在曲柄（6a）的另一端，小连杆（6b）位于大腿骨架（4a）内侧并且小连杆（6b）的另一端与大腿骨架（4a）的顶部锐角铰接，大连杆（6c）位于大腿骨架（4a）外侧，所述滑块（6d）铰接在大连杆（6c）另一端，且滑块（6d）穿插在大腿骨架（4a）上并与之滑动导向配合，摇杆（6e）一端铰接在滑块（6d）上位于大腿骨架（4a）内侧的一端，摇杆（6e）的另一端铰接在小腿骨架（4b）的顶部锐角处；工作时，电机带动曲柄（6a）转动，曲柄（6a）同时驱动小连杆（6b）以及大连杆（6c）运动，小连杆（6b）驱动大腿骨架（4a）和小腿骨架（4b）整体运动，大连杆（6c）驱动大腿骨架（4a）上的滑块（6d）运动转化为摇杆（6e）运动，摇杆（6e）驱动小腿骨架（4b）运动。

5.根据权利要求4所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：骨架机构还包括有支撑骨架（4c），支撑骨架（4c）呈钝角三角型，支撑骨架（4c）位于安装板（5）内侧，支撑骨架（4c）的顶部锐角处与安装板（5）前端底部的拐角处铰接，支撑骨架（4c）、大腿骨架（4a）与安装板（5）的铰接轴为一体同轴设置；支撑骨架（4c）的底部锐角处铰接在小腿骨架（4b）的钝角处，支撑骨架（4c）、大腿骨架（4a）与小腿骨架（4b）的铰接轴为一体同轴设置，所述滑块（6d）还穿插在支撑骨架（4c）上并与之滑动导向配合；支撑骨架（4c）与大腿骨架（4a）同步运动。

6.根据权利要求5所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：大腿骨架（4a）及支撑骨架（4c）上均设有与滑块（6d）配合的U型孔（7）。

7.根据权利要求5所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：小腿骨架（4b）的底部锐角处铰接有支撑脚（8）。

8.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：左腿机构（2b）及右腿机构（2c）的电机均通过锂离子电池驱动。

9.根据权利要求8所述的一种曲柄滑块摇杆式运载机器人,其特征在于：左腿机构（2b）及右腿机构（2c）的电机均为12V的直流减速电机。