CN108909870A - 一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法 - Google Patents

一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法。该单驱动仿生多足机器人包括：机架(A)、左后腿(B)、左前腿(C)、右后腿(D)和右前腿(E)。通过仿猎豹腿部结构，在机器人腿部安装有阿基里斯腱(E‑5)、足底方肌(E‑9)、橡胶垫(E‑11)具有缓冲储能的元件。四条腿通过带传动与电机(A‑1)连接，实现单驱动。通过在腿中肱二头肌连接杆(E‑3)安装的推杆、液压缸等直线驱动使腿部支撑相长度变化，实现重构转向。由于整机为单驱动，结构简单，控制容易，可靠性高。机器人的腿部加入了弹性元件，降低了腿部与地面的冲击，提高移动效率。在转向控制策略上，提出了重构转向。本发明可用于军事侦查、运载等。

Description

一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法
技术领域
本发明涉及一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法,具体讲由单电机驱动多足机器人运动,腿部结构仿猎豹，通过腿部重构的方式实现机器人转向。该发明可用于军事侦查、运载等。
背景技术
猎豹作为奔跑速度最快的陆地生物，最高时速可达120km/h，其腿部有大量的肌腱和韧带等被动柔性结构，在奔跑过程中实现能量的存储和释放。从仿生的角度出发，在足式机器人腿部加入弹性元件，可以降低足端与地面冲击，有利于足式机器人快速移动，实现奔跑步态。
足式机器人的驱动数量越多，虽然可以提高机器人运动的灵活性，但是同时增加了机器人的质量，并且使控制变得复杂，难以实现机器人快速高效的移动。
中国专利申请CN106184461A公开一种仿鸵鸟后肢机械腿。该腿部采用与气缸相连的闸线牵引足端，通过气缸的运动实现足端的抬腿运动，机构为两个自由度。
中国专利申请CN107200080A公开一种足式步行机器人。该机器人有四条腿，每条腿采用一个电机进行驱动。
发明内容
本发明要解决的技术问题：通过仿猎豹腿部结构，设计一种单驱动的多足机器人，并且可以通过重构的方式实现转向。
本发明的技术方案：
一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法由机架、左后腿、左前腿、右后腿和右前腿组成。
所述的左后腿、左前腿、右后腿和右前腿通过仿猎豹腿部结构，在腿部安装阿基里斯腱、足底方肌、橡胶垫具有缓冲储能的元件。
所述的右前腿与左后腿、左前腿、右后腿的机械结构，杆件形状以及装配方式完全相同。
所述的左后腿、左前腿、右后腿与右前腿，均布于机架的四个角，通过带传动与电机连接实现单驱动。
所述的重构转向方法通过在腿中肱二头肌连接杆安装的推杆、液压缸等直线驱动使腿部支撑相长度变化，实现重构转向。
本发明的有益效果：
本发明所述的多足机器人腿部主动自由度为1，且四个足只需要一个电机进行控制，结构简单，控制容易，可靠性高。机器人的腿部结构加入了弹性元件，降低了腿部与地面的冲击，有利于提高移动效率。在转向控制策略上，提出了重构转向。
附图说明
图1一种单驱动仿生多足机器人的整体三维图；
图2单腿三维图；
图3足底方肌连接杆上、足底方肌和足底方肌连接杆下的装配示意图；
图4机架三维图；
图5单腿安装示意图；
图6腿部重构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种单驱动仿生多足机器人由机架A、左后腿B、左前腿C、右后腿D和右前腿E组成。
所述的右前腿E与左后腿B、左前腿C、右后腿D的机械结构，杆件形状以及装配方式完全相同。
如图2所示，所述的右前腿E包括：曲柄E-1，连架杆E-2，肱二头肌连接杆E-3，腓肠肌连接杆上E-4，阿基里斯腱E-5，腓肠肌连接杆下E-6，跖骨E-7，足底方肌连接杆上E-8，足底方肌E-9，足底方肌连接杆下E-10，橡胶垫E-11，趾骨E-12，夹板E-13，小腿骨E-14和大腿骨E-15。
右前腿E中的连接方式为：大腿骨E-15在两端布置两个安装孔，在中间布置两个安装孔，一端安装孔与前支架A-15通过螺栓轴实现转动连接，令一端安装孔与小腿骨E-14的顶角安装孔通过螺栓轴实现转动连接，中间孔中一个与连架杆E-2的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一个与腓肠肌连接杆上E-4的端部安装孔实现转动连接。小腿骨E-14中布置有三个顶角安装孔，一个顶角安装孔与肱二头肌连接杆E-3的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一个与足底方肌连接杆上E-8的端部安装孔实现转动连接；曲柄E-1的一个端部安装孔与右前腿带轮(A-13)通过螺钉实现固定连接，另一个端部安装孔与连架杆E-2的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接。连架杆E-2的中部安装孔与肱二头肌连接杆E-3的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接。阿基里斯腱E-5的两端端部安装孔分别与腓肠肌连接杆上E-4的端部安装孔和腓肠肌连接杆下E-6的端部安装孔固定连接。跖骨E-7的一个端部安装孔与腓肠肌连接杆下E-6)的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一个端部安装孔与趾骨E-12的一个中部安装孔通过螺栓轴实现转动连接。夹板E-13与小腿骨E-14固定连接。夹板E-13的安装孔与足底方肌连接杆上E-8的端部安装孔实现转动连接。足底方肌E-9的两个端部安装孔分别与足底方肌连接杆上E-8的端部安装孔和足底方肌连接杆下E-10的端部安装孔固定连接。趾骨E-12的一端安装孔与足底方肌连接杆下E-10的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一端安装孔与橡胶垫E-11通过螺钉实现固定连接。
如图3所示，足底方肌E-9的两个端部安装孔分别与足底方肌连接杆上E-8的端部安装孔和足底方肌连接杆下E-10的端部安装孔固定连接。
如图4所示，所述的机架A包括：电机A-1,电机支座左A-2，左前腿带轮A-3，齿形带左A-4,机架平板A-5，后支座A-6，左后腿带轮A-7，带轮支座左A-8，带轮支座中A-9，右后腿带轮A-10，带轮支座右A-11,齿形带右A-12，右前腿带轮A-13，电机支座右A-14，前支座A-15。
机架A的连接形式为：电机A-1通过电机安装孔与电机支座左A-2和电机支座右A-14实现固定连接，电机支座左A-2和电机支座右A-14通过螺钉与机架A-5实现固定连接，右前腿带轮通过销钉与电机A-1右输出轴实现固定连接，左前腿带轮通过销钉与电机A-1左输出轴实现固定连接，右后腿带轮A-10通过转轴与带轮支座右A-11实现转动连接，左后腿带轮A-7通过转轴与带轮支座左A-8实现转动连接，右前腿带轮A-13与右后腿带轮A-10通过齿形带右A-12实现动力传动，左前腿带轮A-3与左后腿带轮A-7通过齿形带左A-4实现动力传动，带轮支座左A-8、带轮支座中A-9、带轮支座右11与后支座A-6通过螺钉实现固定连接，后支座A-6通过螺钉与机架平板A-5实现固定连接，前支座A-15通过螺钉与机架平板A-5实现固定连接。
如图5所示，右前腿E中曲柄E-1通过螺钉与右前腿带轮A-13实现固定连接，大腿骨E-15端部安装孔与前支架A-15通过螺栓轴实现转动连接。左后腿B、左前腿C、右后腿D的安装方式与右前腿E的安装方式相同，均布于机架A的四个角。
如图6所示，通过右前腿E中肱二头肌连接杆E-3上布置的直线驱动实现腿部尺寸调整，直线驱动可通过推杆、液压缸等形式实现，图6(a)为右前腿E调整前的形态，图6(b)右前腿E调整后的形态。左后腿(B)、左前腿(C)、右后腿(D)采用相同的调节策略，整机通过改变腿部连杆尺寸，形成左右侧不同的足端轨迹，实现转向。

Claims (3)

1.一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法，其特征在于：
一种单驱动仿生多足机器人由机架(A)、左后腿(B)、左前腿(C)、右后腿(D)和右前腿(E)组成；
所述的右前腿(E)仿猎豹腿部结构，在腿中安装阿基里斯腱(E-5)、足底方肌(E-9)、橡胶垫(E-11)；
所述的右前腿(E)与左后腿(B)、左前腿(C)、右后腿(D)的机械结构，杆件形状以及装配方式完全相同；
所述右前腿(E)为单驱动自由度连杆机构，曲柄(E-1)通过螺钉与右前腿带轮(A-13)实现固定连接；大腿骨(E-15)端部安装孔与前支架(A-15)通过螺栓轴实现转动连接；
所述的左后腿(B)、左前腿(C)、右后腿(D)的安装方式与右前腿(E)相同，均布于机架(A)的四个角；
所述的左后腿(B)、左前腿(C)、右后腿(D)和右前腿(E)由通过带传动与电机连接实现单驱动；
所述的重构转向方法通过右前腿(E)中肱二头肌连接杆(E-3)上布置的直线驱动实现腿部尺寸调整，直线驱动可通过推杆、液压缸等形式实现，左后腿(B)、左前腿(C)、右后腿(D)采用相同的调节策略，整机通过改变腿部连杆尺寸，形成左右侧不同的足端轨迹，实现转向。
2.根据权利要求1所述的一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法，其特征在于：
所述的右前腿(E)包括：曲柄(E-1)，连架杆(E-2)，肱二头肌连接杆(E-3)，腓肠肌连接杆上(E-4)，阿基里斯腱(E-5)，腓肠肌连接杆下(E-6)，跖骨(E-7)，足底方肌连接杆上(E-8)，足底方肌(E-9)，足底方肌连接杆下(E-10)，橡胶垫(E-11)，趾骨(E-12)，夹板(E-13)，小腿骨(E-14)和大腿骨(E-15)；
右前腿(E)中的连接方式为：
大腿骨(E-15)在两端布置两个安装孔，在中间布置两个安装孔，一端安装孔与前支架(A-15)通过螺栓轴实现转动连接，令一端安装孔与小腿骨(E-14)的顶角安装孔通过螺栓轴实现转动连接，中间孔中一个与连架杆(E-2)的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一个与腓肠肌连接杆上(E-4)的端部安装孔实现转动连接；小腿骨(E-14)中布置有三个顶角安装孔，一个顶角安装孔与肱二头肌连接杆(E-3)的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一个与足底方肌连接杆上(E-8)的端部安装孔实现转动连接；曲柄(E-1)的一个端部安装孔与右前腿带轮(A-13)通过螺钉实现固定连接，另一个端部安装孔与连架杆(E-2)的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接；连架杆(E-2)的中部安装孔与肱二头肌连接杆(E-3)的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接；阿基里斯腱(E-5)的两端端部安装孔分别与腓肠肌连接杆上(E-4)的端部安装孔和腓肠肌连接杆下(E-6)的端部安装孔固定连接；跖骨(E-7)的一个端部安装孔与腓肠肌连接杆下(E-6)的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一个端部安装孔与趾骨(E-12)的一个中部安装孔通过螺栓轴实现转动连接；夹板(E-13)与小腿骨(E-14)固定连接；夹板(E-13)的安装孔与足底方肌连接杆上(E-8)的端部安装孔实现转动连接；足底方肌(E-9)的两个端部安装孔分别与足底方肌连接杆上(E-8)的端部安装孔和足底方肌连接杆下(E-10)的端部安装孔固定连接；趾骨(E-12)的一端安装孔与足底方肌连接杆下(E-10)的端部安装孔通过螺栓轴实现转动连接，另一端安装孔与橡胶垫(E-11)通过螺钉实现固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种单驱动仿生多足机器人及其重构转向方法，其特征在于：
所述的机架(A)包括：电机(A-1),电机支座左(A-2)，左前腿带轮(A-3)，齿形带左(A-4),机架平板(A-5)，后支座(A-6)，左后腿带轮(A-7)，带轮支座左(A-8)，带轮支座中(A-9)，右后腿带轮(A-10)，带轮支座右(A-11),齿形带右(A-12)，右前腿带轮(A-13)，电机支座右(A-14)，前支座(A-15)；
机架(A)的连接形式为：电机(A-1)通过电机安装孔与电机支座左(A-2)和电机支座右(A-14)实现固定连接，电机支座左(A-2)和电机支座右(A-14)通过螺钉与机架(A-5)实现固定连接，右前腿带轮通过销钉与电机(A-1)右输出轴实现固定连接，左前腿带轮通过销钉与电机(A-1)左输出轴实现固定连接，右后腿带轮(A-10)通过转轴与带轮支座右(A-11)实现转动连接，左后腿带轮(A-7)通过转轴与带轮支座左(A-8)实现转动连接，右前腿带轮(A-13)与右后腿带轮(A-10)通过齿形带右(A-12)实现动力传动，左前腿带轮(A-3)与左后腿带轮(A-7)通过齿形带左(A-4)实现动力传动，带轮支座左(A-8)、带轮支座中(A-9)、带轮支座右(11)与后支座(A-6)通过螺钉实现固定连接，后支座(A-6)通过螺钉与机架平板(A-5)实现固定连接，前支座(A-15)通过螺钉与机架平板(A-5)实现固定连接。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109848967A (zh) * 2019-02-22 2019-06-07 重庆交通大学 仿生机械外骨骼穿戴装置
CN110254553A (zh) * 2019-06-04 2019-09-20 北京交通大学 一种全形态式仿鸵鸟高速跑跳机器人
CN111267072A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 燕山大学 单驱动可重构并联机构支链装置及其重构方法
CN111722625A (zh) * 2019-12-18 2020-09-29 北京交通大学 时变数量群体机器人接力目标跟踪系统的稳定性分析方法
CN113401246A (zh) * 2021-07-21 2021-09-17 北京理工大学 一种仿生机器人腿足机构

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6364040B1 (en) * 1998-02-11 2002-04-02 Joseph C. Klann Walking device
CN101602382A (zh) * 2009-05-13 2009-12-16 上海工程技术大学 一种单驱动四足步行机器人
CN101774408A (zh) * 2009-01-14 2010-07-14 林砺宗 一种四足仿生步行机构
CN202449094U (zh) * 2012-01-07 2012-09-26 张鹏程 一种四足仿生机器人的运动机构
CN103407514A (zh) * 2013-07-15 2013-11-27 西北工业大学 四足仿生机器人腿
CN204110199U (zh) * 2014-09-05 2015-01-21 西南科技大学 一种运动装置及采用该装置的仿生机器人
CN107140054A (zh) * 2017-05-19 2017-09-08 山东大学 一种转弯机器人及转弯方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6364040B1 (en) * 1998-02-11 2002-04-02 Joseph C. Klann Walking device
CN101774408A (zh) * 2009-01-14 2010-07-14 林砺宗 一种四足仿生步行机构
CN101602382A (zh) * 2009-05-13 2009-12-16 上海工程技术大学 一种单驱动四足步行机器人
CN202449094U (zh) * 2012-01-07 2012-09-26 张鹏程 一种四足仿生机器人的运动机构
CN103407514A (zh) * 2013-07-15 2013-11-27 西北工业大学 四足仿生机器人腿
CN204110199U (zh) * 2014-09-05 2015-01-21 西南科技大学 一种运动装置及采用该装置的仿生机器人
CN107140054A (zh) * 2017-05-19 2017-09-08 山东大学 一种转弯机器人及转弯方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109848967A (zh) * 2019-02-22 2019-06-07 重庆交通大学 仿生机械外骨骼穿戴装置
CN110254553A (zh) * 2019-06-04 2019-09-20 北京交通大学 一种全形态式仿鸵鸟高速跑跳机器人
CN111722625A (zh) * 2019-12-18 2020-09-29 北京交通大学 时变数量群体机器人接力目标跟踪系统的稳定性分析方法
CN111722625B (zh) * 2019-12-18 2021-09-21 北京交通大学 时变数量群体机器人接力目标跟踪系统的稳定性分析方法
CN111267072A (zh) * 2020-03-10 2020-06-12 燕山大学 单驱动可重构并联机构支链装置及其重构方法
CN113401246A (zh) * 2021-07-21 2021-09-17 北京理工大学 一种仿生机器人腿足机构
CN113401246B (zh) * 2021-07-21 2022-08-12 北京理工大学 一种仿生机器人腿足机构

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