CN108393865A - 串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法 - Google Patents
串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108393865A CN108393865A CN201810067936.4A CN201810067936A CN108393865A CN 108393865 A CN108393865 A CN 108393865A CN 201810067936 A CN201810067936 A CN 201810067936A CN 108393865 A CN108393865 A CN 108393865A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- serial
- parallel mirror
- mirror mechanism
- parallel
- rotary driver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
- B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法,属于机器人领域。所述串并混联机器人腿部构型包括底座和两个串并混联驱动机构,所述串并混联驱动机构包括采用转动副依次串联连接的第一连杆、第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆,各连杆之间的转动副的轴线相互平行且与所述第一转动副的轴线垂直;所述第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆分别由两个并联的支连杆组成;所述第一转动副、第二转动副和第三转动副上分别设置有第一转动驱动器、第二转动驱动器和第三转动驱动器。本发明运动空间大、转动惯量小、腿部机构灵活运动、不发生干涉,并且能够实现机器人的直行、转弯、避障等基本功能,适合水下工作。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,特别是指一种串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法。
背景技术
在高速发展的今天,海洋作为蓝色国土,探索海洋成为当前重要的任务,因此各种水下机器人应运而生,主要以无人遥控潜水器(ROV)和无缆水下机器人(AUV)为主,但是这两种水下机器人只能够在弱海流环境下,而且需要有缆绳和母船的支撑。当受到较强潮流作用时,控制这两种机器人就会变得困难。
移动机器人包含轮式机器人、履带机器人、足式机器人以及复合式机器人等。轮式机器人适合在平坦的地形中执行工作任务,并可以进行高速移动,但行进不平稳易打滑,并且不适合在复杂的地形上面进行工作。履带式机器人适合在较为松软的地形中执行任务,履带与地面的接触面积大,平稳性高,但不适合在复杂的地形上执行工作任务。足式机器人擅长在各种复杂的地形上进行运动,并且其越障能力较强,但是运动速度低,重心不稳定,易侧翻。因此,在水下的复杂环境中,优先选用足式机器人。
足式机器人的腿部结构可分为串联机器人、并联机器人和混联机器人。串联机器人结构简单,控制方便,但是刚度小。并联机器人刚度大,载重自重比大,可高速运动,但是结构复杂,易干涉。串并混联机器人既具有串联机器人工作空间大的优点又具有并联机器人承载能力高的特点,但是现有的串并混联机器人都存在工作空间小、转动惯量大、驱动器的布置位置发生干涉等问题,不适合水下使用。因此有必要提供一种新的串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法,以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种运动空间大、转动惯量小、腿部机构灵活运动、不发生干涉,并且能够实现机器人的直行、转弯、避障等基本功能,适合水下工作的串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法。
为解决上述技术问题,本发明提供技术方案如下:
一种串并混联机器人腿部构型,包括底座和至少一个串并混联驱动机构,其中:
所述串并混联驱动机构包括采用转动副依次串联连接的第一连杆、第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆,所述底座采用竖向设置的第一转动副连接所述第一连杆的一端,所述第一连杆的另一端分别采用第二转动副和第三转动副连接所述第二连杆的一端和所述第四连杆的一端;
各连杆之间的转动副的轴线相互平行且与所述第一转动副的轴线垂直;
所述第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆分别由两个并联的支连杆组成;
所述第一转动副、第二转动副和第三转动副上分别设置有第一转动驱动器、第二转动驱动器和第三转动驱动器。
一种步行机器人,其特征在于,包括两个上述任一所述的串并混联机器人腿部构型,两个所述串并混联机器人腿部构型的底座之间采用竖向设置的第四转动副连接,所述第四转动副上设置有能够控制两个所述串并混联机器人腿部构型的底座单独转动的第四转动驱动器和第五转动驱动器。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明的串并混联机器人腿部构型通过依次串联连接的第一连杆、第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆构成具有3个自由度的五杆连杆机构以实现机器人腿部在三维空间的运动。
2、本发明的串并混联机器人腿部构型仅仅使用转动副即可完成腿部构型的抬起、落下与转弯等功能,使用第一转动驱动器即可控制机器人腿部构型转弯的动作,使用第二转动驱动器和第三转动驱动器即可控制机器人腿部构型实现灵活稳定的抬起、落下和避障的动作,并且连杆机构之间不发生干涉,运动控制简单。
3、本发明的串并混联机器人腿部构型的第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆均采用两个并联的支连杆结构,这种结构形式能够增加足端连杆与地面的接触面积、增强步行机器人腿部构型的稳定性和步行机器人整体的稳定性。
4、本发明的步行机器人通过使用第四转动副将两个串并混联机器人腿部构型的底座连接,并采用第四转动驱动器和第五转动驱动器单独控制两个串并混联机器人腿部构型的底座,增加了步行机器人整体的转动角度,有效实现步行机器人的直行、转弯和避障等功能。
5、本发明的步行机器人的腿部驱动器集中设置在底座上,有利于步行机器人主体部分的防护,能够提高步行机器人水下作业的可靠性。
综上,与现有技术相比,本发明的串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法,结构简单、运动灵活、控制方便简单,能够适应水下地形复杂、环境恶劣的作业条件,步行机器人可以实现较为灵活的移动、转弯和避障等基本功能。
附图说明
图1为本发明的串并混联机器人腿部构型的结构示意图;
图2为本发明的步行机器人(不含外壳)的结构示意图;
图3为本发明的步行机器人(含外壳)的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面,本发明提供一种串并混联机器人腿部构型,如图1所示,包括底座1和两个串并混联驱动机构2、2’,其中:
串并混联驱动机构2、2’均包括采用转动副依次串联连接的第一连杆2-1、第二连杆2-6、第三连杆2-7、足端连杆2-8和第四连杆2-9,底座1采用竖向设置的第一转动副2-2连接第一连杆2-1的一端,第一连杆2-1的另一端分别采用第二转动副2-4和第三转动副2-10连接第二连杆2-6的一端和第四连杆2-9的一端;
各连杆之间的转动副的轴线相互平行且与第一转动副3的轴线垂直;
第二连杆2-6、第三连杆2-7、足端连杆2-8和第四连杆2-9分别由两个并联的支连杆组成;
第一转动副2-2、第二转动副2-4和第三转动副2-10上分别设置有第一转动驱动器2-3、第二转动驱动器2-5和第三转动驱动器2-11。
本发明的串并混联机器人腿部构型通过依次串联连接的第一连杆2-1、第二连杆2-6、第三连杆2-7、足端连杆2-8和第四连杆2-9构成具有3个自由度的五杆连杆机构以实现机器人腿部在三维空间的运动。仅仅使用转动副即可完成腿部构型的抬起、落下与转弯等功能,使用第一转动驱动器2-3即可控制机器人腿部构型转弯的动作,使用第二转动驱动器2-5和第三转动驱动器2-11即可控制机器人腿部构型实现灵活稳定的抬起、落下和避障的动作,并且连杆机构之间不发生干涉,运动控制简单。
本发明的串并混联机器人腿部构型的第二连杆2-6、第三连杆2-7、足端连杆2-8和第四连杆2-9均采用两个并联的支连杆结构,这种结构形式能够增加足端连杆2-8与地面的接触面积、增强步行机器人腿部构型的稳定性和步行机器人整体的稳定性。
综上,与现有技术相比,本发明的串并混联机器人腿部构型结构简单、运动灵活、控制方便简单,能够适应水下地形复杂、环境恶劣的作业条件,步行机器人可以实现较为灵活的移动、转弯和避障等基本功能。
串并混联驱动机构2、2’在落地时,为了保证足端连杆2-8落地与地面平行贴合,可以通过控制第二转动驱动器2-5和第三转动驱动器2-11完成落地时足端连杆2-8的转动角度的设定。
本发明中,为了使第一连杆2-1与底座1、第二连杆2-6和第四连杆2-9同时采用转动副连接,第一连杆2-1优选包括设置于底座1上端面的第一支连杆2-1-1和设置于底座1下端面的第二支连杆2-1-2,第一支连杆2-1-1和第二支连杆2-1-2均通过第一转动副2-2连接在底座1上。这种结构不仅简单易安装,还不会是连杆之间运动时发生相互干涉。
为了增加本发明的串并混联机器人腿部构型绕Z轴转动角度,增大步行机器人的转动空间,底座1优选包括扇形底板1-1和设置于扇形底板1-1的弧形端上方的弧形板1-2,第一支连杆2-1-1通过第一转动副2-2连接在弧形板1-2的上端面上。弧形板1-2的设置可以增加第一支连杆2-1-1和第二支连杆2-1-2之间的距离,以进一步防止本发明串并混联机器人腿部构型动作过程中第二连杆2-6与第四连杆2-9之间的距离过小而发生干涉。
优选的,串并混联驱动机构2、2’可以相对于底座1的轴线对称。这种设置既有利于两个串并混联驱动机构2、2’的转动角度相同,也便于底座1的加工。
进一步的,第一转动驱动器2-3、第二转动驱动器2-5和第三转动驱动器2-11均优选采用伺服电机。
另一边方面,本发明提供一种步行机器人,如图1-3所示,包括两个上述的串并混联机器人腿部构型,形成四足步行机器人,该两个串并混联机器人腿部构型分别为第一机器人腿部构型10和第二机器人腿部构型20,第一机器人腿部构型10的两个串并混联驱动机构分别为第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’,第二机器人腿部构型20的两个串并混联驱动机构分别为第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’,第一机器人腿部构型10的底座10-1与第二机器人腿部构型20的底座20-1之间采用竖向设置的第四转动副30连接,第四转动副30上设置有能够分别控制第一机器人腿部构型10的底座10-1和第二机器人腿部构型20的底座20-1转动的第四转动驱动器40和第五转动驱动器50。
本发明的步行机器人通过使用第四转动副30将第一机器人腿部构型10的底座10-1与第二机器人腿部构型20的底座20-1连接,并采用第四转动驱动器40和第五转动驱动器50分别控制第一机器人腿部构型10的底座10-1和第二机器人腿部构型20的底座20-1转动,增加了步行机器人整体的转动角度,有效实现步行机器人的直行、转弯和避障等功能。
本发明的步行机器人的转动驱动器集中设置在底座1上,有利于步行机器人主体部分的防护,能够提高步行机器人水下作业的可靠性。
其中,第一机器人腿部构型10的底座10-1与第二机器人腿部构型20的底座20-1结构相同,为了保证第一机器人腿部构型10的第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’与第二机器人腿部构型20的第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’在落地时落下的高度相同,底座10-1和底座20-1采用倒扣的安装形式。
进一步的,第一机器人腿部构型10的底座10-1与第二机器人腿部构型20的底座20-1之间相对转动的角度最大优选为150°。此时,底座10-1的扇形底板的扇形角为30°。
本发明中,步行机器人的控制系统设备和一些外部拓展设备可以安装在底座10-1和底座20-1上,为了保护控制系统设备和拓展设备不受外部环境的干扰和损坏,第一机器人腿部构型10底座10-1和第二机器人腿部构型20的底座20-1上分别优选设置有外壳60、70。其中,外壳60、70可以分别随底板底座10-1和底座20-1转动,且不妨碍第四转动驱动器40和第五转动驱动器50的转动。
此外,为了使步行机器人更好的适应水下环境,步行机器人应优选采用防水材料制成,如防水用亚克力板、铝材等材料。
再一方面,本发明还提供一种上述步行机器人的运动方法,包括直行方法和转弯方法,其中,步行机器人的直行方法优选包括:
步骤1:第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的抬起:
第二串并混联机构10-2’的足端连杆和第四串并混联机构20-2’的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2向上转动一定的角度,由此分别带动第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的足端连杆上升一定的高度,完成第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的抬起,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向上转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向上转动一定的角度;
步骤2:第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的转动:
第一串并混联机构10-2的第一转动驱动器驱动第一串并混联机构10-2绕第一转动副顺时针转动一定的角度,同时第三串并混联机构20-2的第一转动驱动器驱动第三串并混联机构20-2绕第一转动副逆时针转动一定的角度,由此完成第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的整体转动;
步骤3:第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的落下:
第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第一串并混联机构20-2和第三串并混联机构20-2向下转动一定的角度,由此分别带动第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的足端连杆落至地面,完成第一串并混联机构10-2和第三串并混联机构20-2的落下,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向下转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向下转动一定的角度;
步骤4:第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的抬起:
第一串并混联机构10-2的足端连杆和第三串并混联机构20-2的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’向上转动一定的角度,由此分别带动第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的足端连杆上升一定的高度,完成第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的抬起,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向上转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向上转动一定的角度;
步骤5:第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的转动:
第二串并混联机构10-2’的第一转动驱动器驱动第二串并混联机构10-2’绕第一转动副逆时针转动一定的角度,同时第四串并混联机构20-2’的第一转动驱动器驱动第四串并混联机构20-2’绕第一转动副顺时针转动一定的角度,由此完成第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的整体转动;
步骤6:第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的落下:
第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’向下转动一定的角度,由此分别带动第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的足端连杆落至地面,完成第二串并混联机构10-2’和第四串并混联机构20-2’的落下,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向下转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向下转动一定的角度;
步骤7:转至步骤1,准备执行下一个直行动作。
本发明的步行机器人的转弯方法优选包括:
步骤1:第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的抬起:
第三串并混联机构20-2的足端连杆和第四串并混联机构20-2’的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’向上转动一定的角度,由此分别带动第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的足端连杆上升一定的高度,完成第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的抬起,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向上转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向上转动一定的角度;
步骤2:第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的转动:
步行机器人左转弯时,第一串并混联机构10-2的第一转动驱动器驱动第一串并混联机构10-2绕第一转动副逆时针转动一定的角度,同时第二串并混联机构10-2’的第一转动驱动器驱动第二串并混联机构10-2’绕第一转动副逆时针转动一定的角度,由此完成第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的整体转动;
步行机器人右转弯时,第一串并混联机构10-2的第一转动驱动器驱动第一串并混联机构10-2绕第一转动副顺时针转动一定的角度,同时第二串并混联机构10-2’的第一转动驱动器驱动第二串并混联机构10-2’绕第一转动副顺时针转动一定的角度,由此完成第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的整体转动;
步骤3:第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的落下:
第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’向下转动一定的角度,由此分别带动第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的足端连杆落至地面,完成第一串并混联机构10-2和第二串并混联机构10-2’的落下,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向下转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向下转动一定的角度;
步骤4:第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的抬起:
第一串并混联机构10-2的足端连杆和第二串并混联机构10-2’的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’向上转动一定的角度,由此分别带动第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的足端连杆上升一定的高度,完成第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的抬起,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向上转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向上转动一定的角度;
步骤5:第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的转动:
步行机器人左转弯时,第三串并混联机构20-2的第一转动驱动器驱动第三串并混联机构20-2绕第一转动副逆时针转动一定的角度,同时第四串并混联机构20-2’的第一转动驱动器驱动第四串并混联机构绕第一转动副逆时针转动一定的角度,由此完成第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的整体转动;
步行机器人右转弯时,第三串并混联机构20-2的第一转动驱动器驱动第三串并混联机构20-2绕第一转动副顺时针转动一定的角度,同时第四串并混联机构20-2’的第一转动驱动器驱动第四串并混联机构20-2’绕第一转动顺逆时针转动一定的角度,由此完成第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的整体转动;
步骤6:第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的落下:
第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’向下转动一定的角度,由此分别带动第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的足端连杆落至地面,完成第三串并混联机构20-2和第四串并混联机构20-2’的落下,其中,第二转动驱动器驱动第一连杆绕第二转动副向下转动一定的角度,第四转动驱动器驱动第四连杆绕第三转动副向下转动一定的角度。
上述步行机器人在直行和转弯过程中,若遇到较小的障碍物时,可以直接通过机器人腿部构型的抬起运动进行避障,而当遇到较大的障碍物使得抬腿运动无法避开时,可以通过控制第二转动驱动器2-5和第三转动驱动器2-11调整足端连杆2-8的高度和角度,以达到越过障碍物的效果。
以上所述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,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种串并混联机器人腿部构型,其特征在于,包括底座和两个串并混联驱动机构,其中:
所述串并混联驱动机构包括采用转动副依次串联连接的第一连杆、第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆,所述底座采用竖向设置的第一转动副连接所述第一连杆的一端,所述第一连杆的另一端分别采用第二转动副和第三转动副连接所述第二连杆的一端和所述第四连杆的一端;
各连杆之间的转动副的轴线相互平行且与所述第一转动副的轴线垂直;
所述第二连杆、第三连杆、足端连杆和第四连杆分别由两个并联的支连杆组成;
所述第一转动副、第二转动副和第三转动副上分别设置有第一转动驱动器、第二转动驱动器和第三转动驱动器。
2.根据权利要求1所述的串并混联机器人腿部构型,其特征在于,所述第一连杆包括设置于所述底座上端面的第一支连杆和设置于所述底座下端面的第二支连杆,所述第一支连杆和第二支连杆均通过所述第一转动副连接在所述底座上。
3.根据权利要求2所述的串并混联机器人腿部构型,其特征在于,所述底座包括扇形底板和设置于所述扇形底板的弧形端上方的弧形板,所述第一支连杆通过所述第一转动副连接在所述弧形板的上端面上。
4.根据权利要求3所述的串并混联机器人腿部构型,其特征在于,两个所述串并混联驱动机构相对于所述底座的轴线对称。
5.根据权利要求3所述的串并混联机器人腿部构型,其特征在于,所述第一转动驱动器、第二转动驱动器和第三转动驱动器均采用伺服电机。
6.一种步行机器人,其特征在于,包括两个权利要求1至5中任一所述的串并混联机器人腿部构型,形成四足步行机器人,所述两个串并混联机器人腿部构型分别为第一机器人腿部构型和第二机器人腿部构型,所述第一机器人腿部构型的两个串并混联驱动机构分别为第一串并混联机构和第二串并混联机构,所述第二机器人腿部构型的两个串并混联驱动机构分别为第三串并混联机构和第四串并混联机构,所述第一机器人腿部构型的底座与第二机器人腿部构型的底座之间采用竖向设置的第四转动副连接,所述第四转动副上设置有能够分别控制所述第一机器人腿部构型的底座和第二机器人腿部构型的底座转动的第四转动驱动器和第五转动驱动器。
7.根据权利要求6所述的步行机器人,其特征在于,所述第一机器人腿部构型的底座与所述第二机器人腿部构型的底座之间相对转动的角度最大为150°。
8.根据权利要求6所述的步行机器人,其特征在于,所述第一机器人腿部构型和第二机器人腿部构型的底座上分别设置有外壳。
9.权利要求6至8中任一所述的步行机器人的直行方法,其特征在于,包括:
步骤1:所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的抬起:
所述第二串并混联机构的足端连杆和第四串并混联机构的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第一串并混联机构和第三串并混联机构向上转动一定的角度,由此分别带动所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的足端连杆上升一定的高度,完成所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的抬起,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向上转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向上转动一定的角度;
步骤2:所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的转动:
所述第一串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第一串并混联机构绕所述第一转动副顺时针转动一定的角度,同时所述第三串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第三串并混联机构绕所述第一转动副逆时针转动一定的角度,由此完成所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的整体转动;
步骤3:所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的落下:
所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第一串并混联机构和第三串并混联机构向下转动一定的角度,由此分别带动所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的足端连杆落至地面,完成所述第一串并混联机构和第三串并混联机构的落下,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向下转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向下转动一定的角度;
步骤4:所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的抬起:
所述第一串并混联机构的足端连杆和第三串并混联机构的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第二串并混联机构和第四串并混联机构向上转动一定的角度,由此分别带动所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的足端连杆上升一定的高度,完成所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的抬起,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向上转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向上转动一定的角度;
步骤5:所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的转动:
所述第二串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第二串并混联机构绕所述第一转动副逆时针转动一定的角度,同时所述第四串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第四串并混联机构绕所述第一转动副顺时针转动一定的角度,由此完成所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的整体转动;
步骤6:所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的落下:
所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第二串并混联机构和第四串并混联机构向下转动一定的角度,由此分别带动所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的足端连杆落至地面,完成所述第二串并混联机构和第四串并混联机构的落下,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向下转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向下转动一定的角度;
步骤7:转至所述步骤1,准备执行下一个直行动作。
10.权利要求6至8中任一所述的步行机器人的转弯方法,其特征在于,包括:
步骤1:所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的抬起:
所述第三串并混联机构的足端连杆和第四串并混联机构的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第一串并混联机构和第二串并混联机构向上转动一定的角度,由此分别带动所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的足端连杆上升一定的高度,完成所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的抬起,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向上转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向上转动一定的角度;
步骤2:所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的转动:
所述步行机器人左转弯时,所述第一串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第一串并混联机构绕所述第一转动副逆时针转动一定的角度,同时所述第二串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第二串并混联机构绕所述第一转动副逆时针转动一定的角度,由此完成所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的整体转动;
所述步行机器人右转弯时,所述第一串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第一串并混联机构绕所述第一转动副顺时针转动一定的角度,同时所述第二串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第二串并混联机构绕所述第一转动副顺时针转动一定的角度,由此完成所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的整体转动;
步骤3:所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的落下:
所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第一串并混联机构和第二串并混联机构向下转动一定的角度,由此分别带动所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的足端连杆落至地面,完成所述第一串并混联机构和第二串并混联机构的落下,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向下转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向下转动一定的角度;
步骤4:所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的抬起:
所述第一串并混联机构的足端连杆和第二串并混联机构的足端连杆为支撑点,保持原位置不动,所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第三串并混联机构和第四串并混联机构向上转动一定的角度,由此分别带动所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的足端连杆上升一定的高度,完成所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的抬起,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向上转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向上转动一定的角度;
步骤5:所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的转动:
所述步行机器人左转弯时,所述第三串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第三串并混联机构绕所述第一转动副逆时针转动一定的角度,同时所述第四串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第四串并混联机构绕所述第一转动副逆时针转动一定的角度,由此完成所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的整体转动;
所述步行机器人右转弯时,所述第三串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第三串并混联机构绕所述第一转动副顺时针转动一定的角度,同时所述第四串并混联机构的第一转动驱动器驱动所述第四串并混联机构绕所述第一转动顺逆时针转动一定的角度,由此完成所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的整体转动;
步骤6:所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的落下:
所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的第二转动驱动器和第三转动驱动器分别驱动所述第三串并混联机构和第四串并混联机构向下转动一定的角度,由此分别带动所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的足端连杆落至地面,完成所述第三串并混联机构和第四串并混联机构的落下,其中,所述第二转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向下转动一定的角度,所述第四转动驱动器驱动第四连杆绕所述第三转动副向下转动一定的角。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810067936.4A CN108393865B (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810067936.4A CN108393865B (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108393865A true CN108393865A (zh) | 2018-08-14 |
CN108393865B CN108393865B (zh) | 2020-06-05 |
Family
ID=63094266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810067936.4A Expired - Fee Related CN108393865B (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108393865B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110104149A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-09 | 山东大学 | 串并混联结构的水下足式机器人 |
CN115257996A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-11-01 | 长沙理工大学 | 一种可动态重构躯体的八足特种机器人 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4441586A1 (de) * | 1994-11-11 | 1996-07-18 | Schroeter Wolfgang Dipl Ing | Laufmaschine |
CN101870311A (zh) * | 2010-07-07 | 2010-10-27 | 南京航空航天大学 | 九自由度四足仿生爬行机器人 |
CN204871276U (zh) * | 2015-07-10 | 2015-12-16 | 陕西九立机器人制造有限公司 | 一种可用于足式机器人的仿生腿部结构 |
CN105365913A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-02 | 北京机械设备研究所 | 一种舵机驱动式四足爬行机器人 |
CN106737578A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 山东大学 | 一种四足机器人 |
CN107458495A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-12-12 | 山东大学 | 腿部移动机构及四足机器人 |
-
2018
- 2018-01-24 CN CN201810067936.4A patent/CN108393865B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4441586A1 (de) * | 1994-11-11 | 1996-07-18 | Schroeter Wolfgang Dipl Ing | Laufmaschine |
CN101870311A (zh) * | 2010-07-07 | 2010-10-27 | 南京航空航天大学 | 九自由度四足仿生爬行机器人 |
CN204871276U (zh) * | 2015-07-10 | 2015-12-16 | 陕西九立机器人制造有限公司 | 一种可用于足式机器人的仿生腿部结构 |
CN105365913A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-02 | 北京机械设备研究所 | 一种舵机驱动式四足爬行机器人 |
CN106737578A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 山东大学 | 一种四足机器人 |
CN107458495A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-12-12 | 山东大学 | 腿部移动机构及四足机器人 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
倪宁: "四足仿生爬行机器人研制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110104149A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-09 | 山东大学 | 串并混联结构的水下足式机器人 |
CN115257996A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-11-01 | 长沙理工大学 | 一种可动态重构躯体的八足特种机器人 |
CN115257996B (zh) * | 2022-07-19 | 2023-07-25 | 长沙理工大学 | 一种可动态重构躯体的八足特种机器人 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108393865B (zh) | 2020-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3870257B2 (ja) | オフセット回転関節を有するロボット | |
JPH09142347A (ja) | 不整地移動装置 | |
CN110076754B (zh) | 一种多运动模式的移动并联机构及其控制方法 | |
CN107116980A (zh) | 水陆两栖机器人以及水陆两栖侦查系统 | |
CN108393865A (zh) | 串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法 | |
CN108423082B (zh) | 步行机器人直行、转弯方法及其串并混联机器人腿部构型 | |
CN112224299A (zh) | 一种仿鲍鱼式吸盘爬壁机器人 | |
CN108909872A (zh) | 一种六足仿蜘蛛机器人及其步态规划方法 | |
CN112373594A (zh) | 一种轮腿混合驱动式矿用变胞机器人 | |
CN109823437A (zh) | 基于upr-r结构的混联机器人腿部机构及步行机器人 | |
CN112027065A (zh) | 一种具备地形自适应起降和行走功能的四旋翼无人机 | |
CN106426117B (zh) | 仿生海星运动的可折叠并联机构及其爬行、越障方法 | |
CN107351939A (zh) | 足式机器人腿部机构 | |
CN207088876U (zh) | 水陆两栖机器人以及水陆两栖侦查系统 | |
CN114368255B (zh) | 一种水陆空多栖机器人 | |
CN209095546U (zh) | 一种具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统 | |
CN207060207U (zh) | 足式机器人腿部机构 | |
JPS60219170A (ja) | 能動体 | |
CN108820067A (zh) | 一种多模式步滚移动机构及其工作方法 | |
CN111003124B (zh) | 一种机械腿、六足机器人及其水下运动方法 | |
CN213862461U (zh) | 一种组合式机器人履带底盘 | |
CN210189787U (zh) | 一种移动平台并联机器人 | |
CN110104149A (zh) | 串并混联结构的水下足式机器人 | |
JPH0392275A (ja) | ロボット及びその歩行機構 | |
AU2019100810A4 (en) | Robot Obstacle Surmounting Mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200605 Termination date: 20210124 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |