CN109018060A - 一种多功能全地形仿生机器人的行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，包括箱体，箱体的正面两侧和背面两侧对称设有大腿支架，大腿支架末端旋转连接有小腿支架，小腿支架末端旋转连接有足盘，大腿支架与小腿支架之间设有电动伸缩杆，电动伸缩杆与大腿支架旋转连接，电动伸缩杆的伸缩杆与小腿支架旋转连接，足盘上端固定有足部拓展装置，箱体一端安装有多个照明灯，本发明通过腿部转动电机的驱动，使得腿部驱动电机带动大腿支架小范围转动，达到腿部能够微调的目的，使腿部更灵活，更能适应复杂路况，通过展开足盘两侧的副足盘，增加了着地面积，对沙子之类的较软的地面起到有效支撑的作用，行走更方便。

Description

一种多功能全地形仿生机器人的行走装置

技术领域

本发明涉及放生机器人领域，具体涉及一种多功能全地形仿生机器人的行走装置。

背景技术

轮子或履带移动方式在移动机器人中已经普遍应用,但是在适应地形的能力上都有各自的局限性，因此出现了依照仿生学原理设计出一种具有较好适应性的足式移动机器人，其运动适应能力完全超过我们的想象，由于人类对于动物的研究也达到了一定的高度，仿生的机器人也越来越多，更侧重于机器人的控制以及对动物的步态分析的准确性，从而完成高难度的工作和适应复杂地面环境，仿生学控制原理关键是对于各个关节控制的协调性，如何使各个运动和整个机构运动协调统一，这是我们人类一直的追求。

随着社会的进步，仿生机器人在人们的生活中应用更广泛，智能化程度更高，目前国内外市场上仿生机器人的行走装置，在行走时不能够对复杂路面进行微调，不够灵活，易摔倒，足部与地面的接触面积小，当走在沙子之类的较软的地面上时，会陷进去而出不来，影响正常行走，在前方遇到突发情况时，不能及时的转换到另一个方向上，一种多功能全地形仿生机器人的行走装置的研制迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，以解决上述背景技术中提出的在行走时不能够对复杂路面进行微调，不够灵活，易摔倒，足部与地面的接触面积小，当走在沙子之类的较软的地面上时，会陷进去而出不来，影响正常行走，在前方遇到突发情况时，不能及时的转换到另一个方向上。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，包括箱体，所述箱体的正面两侧和背面两侧对称设有大腿支架，所述大腿支架末端旋转连接有小腿支架，所述小腿支架末端旋转连接有足盘，所述大腿支架与小腿支架之间设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆与大腿支架旋转连接，所述电动伸缩杆的伸缩杆与小腿支架旋转连接，所述足盘上端固定有足部拓展装置，所述箱体一端安装有多个照明灯。

进一步的，优选的，所述箱体与大腿支架相对的一面设有方形通孔，所述大腿支架通过穿过方形通孔的驱动轴与腿部驱动电机连接，所述腿部驱动电机通过铰接座与箱体下壁的上端旋转连接，两个腿部驱动电机之间设有与箱体下壁上端固定的传动装置，所述传动装置通过传动杆与腿部驱动电机连接，所述传动装置上连接有腿部转动电机。

进一步的，优选的，所述足部拓展装置还包括壳体，所述壳体两端设有开口，所述壳体上端固定有伺服电机，所述伺服电机的输出轴穿过壳体上壁并固定有丝杠，所述丝杠下端与足盘旋转连接，所述丝杠上套有丝杠螺母并与其螺纹连接。

进一步的，优选的，所述丝杠螺母两端穿过开口并铰接有支杆，所述支杆下端铰接有燕尾块，所述燕尾块侧端设有与足盘旋转连接的副足盘，所述副足盘与燕尾块相对的面上设有燕尾槽，所述燕尾块在燕尾槽内并与其滑动连接，所述足盘和副足盘的底端均设有防滑层。

进一步的，优选的，所述箱体下端贴合设有折叠伸缩支架，所述折叠伸缩支架还包括第一横板和第二横板，所述第一横板和第二横板之间旋转连接有多个相互交错且旋转连接的第一折叠杆和第二折叠杆。

进一步的，优选的，所述箱体下端固定有环形滑块，所述环形滑块的截面为倒“T”型，所述第一横板上端设有与环形滑块相匹配的环形滑槽，所述环形滑块在环形滑槽内并与其滑动连接，所述第一横板下端固定有旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的输出轴穿过第一横板并与箱体固定，所述箱体下壁上端固定有与折叠伸缩支架连接的折叠伸缩支架驱动装置。

进一步的，优选的，所述箱体的两侧、正面和背面分别固定有多个避障传感器，所述箱体下壁上端固定有传感器控制装置、总控制器和蓄电池，所述避障传感器与传感器控制装置电性连接，所述传感器控制装置与总控制器电性连接。

进一步的，优选的，所述总控制器分别与腿部驱动电机、电动伸缩杆、伺服电机、腿部转动电机、旋转驱动电机、折叠伸缩支架驱动装置和照明灯电性连接，所述蓄电池分别与腿部驱动电机、电动伸缩杆、伺服电机、腿部转动电机、旋转驱动电机、折叠伸缩支架驱动装置和照明灯电性连接。

与现有的技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置了腿部转动电机的驱动，使得腿部驱动电机带动大腿支架小范围转动，达到腿部能够微调的目的，使腿部更灵活，更能适应复杂路况。

2、本发明通过设置了通过腿部驱动电机对大腿支架驱动，电动伸缩杆使大腿支架和小腿支架之间能够弯折，模仿四足动物的行进方式，行走顺畅且平稳，适应多种路面，并且通过展开足盘两侧的副足盘，增加了着地面积，对沙子之类的较软的地面起到有效支撑的作用，行走更方便。

3、本发明通过折叠伸缩支架将箱体抬起，旋转驱动电机带动箱体旋转，使箱体的一端可以转换到另一个方向，达到行走装置原地换向的目的。

4、本发明通过避障传感器感应到障碍物，并及时将信息反馈给传感器控制装置，传感器控制装置编辑汇总后传给总控制器，使总控制器控制行走装置躲避障碍，并且设置了照明灯提供照明功能，满足夜间使用。

附图说明

图1是本发明一种多功能全地形仿生机器人的行走装置结构的示意图。

图2是本发明一种多功能全地形仿生机器人的行走装置结构的俯视图。

图3是本发明一种多功能全地形仿生机器人的行走装置无足部拓展装置的示意图。

图4是本发明一种多功能全地形仿生机器人的行走装置的足部拓展装置剖视图。

图5是本发明一种多功能全地形仿生机器人的行走装置的足部拓展装置展开图。

图6是本发明一种多功能全地形仿生机器人的行走装置的折叠伸缩支架展开图。

图7是本发明一种多功能全地形仿生机器人的行走装置结构的控制线路图。

图中：箱体1、方形通孔1-1、腿部驱动电机2、铰接座3、驱动轴4、大腿支架5、小腿支架6、足盘7、电动伸缩杆8、足部拓展装置9、壳体10、开口10-1、伺服电机11、丝杠12、丝杠螺母13、支杆14、燕尾块15、副足盘16、燕尾槽16-1、传动装置17、传动杆18、腿部转动电机19、折叠伸缩支架20、第一横板21、环形滑槽21-1、第二横板22、第一折叠杆23、第二折叠杆24、旋转驱动电机25、环形滑块26、折叠伸缩支架驱动装置27、照明灯28、避障传感器29、传感器控制装置30、总控制器31、蓄电池32。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，包括箱体1，所述箱体1的正面两侧和背面两侧对称设有大腿支架5，所述大腿支架5末端旋转连接有小腿支架6，所述小腿支架6末端旋转连接有足盘7，所述大腿支架5与小腿支架6之间设有电动伸缩杆8，所述电动伸缩杆8与大腿支架5旋转连接，所述电动伸缩杆8的伸缩杆与小腿支架6旋转连接，所述足盘7上端固定有足部拓展装置9，所述箱体1一端安装有多个照明灯28。

进一步的，所述箱体1与大腿支架5相对的一面设有方形通孔1-1，所述大腿支架5通过穿过方形通孔1-1的驱动轴4与腿部驱动电机2连接，所述腿部驱动电机2通过铰接座3与箱体1下壁的上端旋转连接，两个腿部驱动电机2之间设有与箱体1下壁上端固定的传动装置17，所述传动装置17通过传动杆18与腿部驱动电机2连接，所述传动装置17上连接有腿部转动电机19。

进一步的，所述足部拓展装置9还包括壳体10，所述壳体10两端设有开口10-1，所述壳体10上端固定有伺服电机11，所述伺服电机11的输出轴穿过壳体10上壁并固定有丝杠12，所述丝杠12下端与足盘7旋转连接，所述丝杠12上套有丝杠螺母13并与其螺纹连接。

进一步的，所述丝杠螺母13两端穿过开口10-1并铰接有支杆14，所述支杆14下端铰接有燕尾块15，所述燕尾块15侧端设有与足盘7旋转连接的副足盘16，所述副足盘16与燕尾块15相对的面上设有燕尾槽16-1，所述燕尾块15在燕尾槽16-1内并与其滑动连接，所述足盘7和副足盘16的底端均设有防滑层。

进一步的，所述箱体1下端贴合设有折叠伸缩支架20，所述折叠伸缩支架20还包括第一横板21和第二横板22，所述第一横板21和第二横板22之间旋转连接有多个相互交错且旋转连接的第一折叠杆23和第二折叠杆24。

进一步的，所述箱体1下端固定有环形滑块26，所述环形滑块26的截面为倒“T”型，所述第一横板21上端设有与环形滑块26相匹配的环形滑槽21-1，所述环形滑块26在环形滑槽21-1内并与其滑动连接，所述第一横板21下端固定有旋转驱动电机25，所述旋转驱动电机25的输出轴穿过第一横板21并与箱体1固定，所述箱体1下壁上端固定有与折叠伸缩支架20连接的折叠伸缩支架驱动装置27。

进一步的，所述箱体1的两侧、正面和背面分别固定有多个避障传感器29，所述箱体1下壁上端固定有传感器控制装置30、总控制器31和蓄电池32，所述避障传感器29与传感器控制装置30电性连接，所述传感器控制装置30与总控制器31电性连接。

进一步的，所述总控制器31分别与腿部驱动电机2、电动伸缩杆8、伺服电机11、腿部转动电机19、旋转驱动电机25、折叠伸缩支架驱动装置27和照明灯28电性连接，所述蓄电池32分别与腿部驱动电机2、电动伸缩杆8、伺服电机11、腿部转动电机19、旋转驱动电机25、折叠伸缩支架驱动装置27和照明灯28电性连接。

本实施例的工作原理：箱体1的上端可安装机器人其它部件，总控制器31可接收机器人主控制器发出的信号，并通过信号，分别对腿部驱动电机2、电动伸缩杆8、伺服电机11、腿部转动电机19、旋转驱动电机25、折叠伸缩支架驱动装置27和照明灯28进行控制，蓄电池32分别向腿部驱动电机2、电动伸缩杆8、伺服电机11、腿部转动电机19、旋转驱动电机25、折叠伸缩支架驱动装置27和照明灯28供电。腿部转动电机19通过对传动装置17和传动杆18的驱动，使得腿部驱动电机2通过铰接座3能够转动，腿部驱动电机2带动驱动轴4在方形通孔1-1内小范围转动，驱动轴4带动大腿支架5小范围转动，达到腿部能够微调的目的，使腿部更灵活，更能适应复杂路况。

腿部驱动电机2通过驱动轴4对大腿支架5驱动，大腿支架5带动小腿支架6和足盘7移动，电动伸缩杆8使大腿支架5和小腿支架6之间能够弯折，模仿四足动物的行进方式，行走顺畅且平稳，适应多种路面。

伺服电机11的输出轴带动丝杠12旋转，丝杠12带动丝杠螺母13在开口10-1内下降，丝杠螺母13通过支杆14使两个副足盘16向足盘7两侧展开，支杆14带动燕尾块15在副足盘16上的燕尾槽16-1内滑动，副足盘16展开到与足盘7持平，增加了着地面积，对沙子之类的较软的地面起到有效支撑的作用，行走更方便。

通过折叠伸缩支架驱动装置27对折叠伸缩支架20的驱动，使其向下展开，第二横板22顶住地面，将箱体1抬起，旋转驱动电机25的输出轴带动箱体1旋转，箱体1带动环形滑块26在环形滑槽21-1内滑动并旋转，使箱体1的一端可以转换到另一个方向，达到行走装置原地换向的目的。

避障传感器29感应到障碍物，并及时将信息反馈给传感器控制装置30，传感器控制装置30编辑汇总后传给总控制器31，使总控制器31控制行走装置躲避障碍，照明灯28提供照明功能，满足夜间使用。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，包括箱体（1），其特征在于：所述箱体（1）的正面两侧和背面两侧对称设有大腿支架（5），所述大腿支架（5）末端旋转连接有小腿支架（6），所述小腿支架（6）末端旋转连接有足盘（7），所述大腿支架（5）与小腿支架（6）之间设有电动伸缩杆（8），所述电动伸缩杆（8）与大腿支架（5）旋转连接，所述电动伸缩杆（8）的伸缩杆与小腿支架（6）旋转连接，所述足盘（7）上端固定有足部拓展装置（9），所述箱体（1）一端安装有多个照明灯（28）。

2.根据权利要求1所述的一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，其特征在于：所述箱体（1）与大腿支架（5）相对的一面设有方形通孔（1-1），所述大腿支架（5）通过穿过方形通孔（1-1）的驱动轴（4）与腿部驱动电机（2）连接，所述腿部驱动电机（2）通过铰接座（3）与箱体（1）下壁的上端旋转连接，两个腿部驱动电机（2）之间设有与箱体（1）下壁上端固定的传动装置（17），所述传动装置（17）通过传动杆（18）与腿部驱动电机（2）连接，所述传动装置（17）上连接有腿部转动电机（19）。

3.根据权利要求1所述的一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，其特征在于：所述足部拓展装置（9）还包括壳体（10），所述壳体（10）两端设有开口（10-1），所述壳体（10）上端固定有伺服电机（11），所述伺服电机（11）的输出轴穿过壳体（10）上壁并固定有丝杠（12），所述丝杠（12）下端与足盘（7）旋转连接，所述丝杠（12）上套有丝杠螺母（13）并与其螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，其特征在于：所述丝杠螺母（13）两端穿过开口（10-1）并铰接有支杆（14），所述支杆（14）下端铰接有燕尾块（15），所述燕尾块（15）侧端设有与足盘（7）旋转连接的副足盘（16），所述副足盘（16）与燕尾块（15）相对的面上设有燕尾槽（16-1），所述燕尾块（15）在燕尾槽（16-1）内并与其滑动连接，所述足盘（7）和副足盘（16）的底端均设有防滑层。

5.根据权利要求1所述的一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，其特征在于：所述箱体（1）下端贴合设有折叠伸缩支架（20），所述折叠伸缩支架（20）还包括第一横板（21）和第二横板（22），所述第一横板（21）和第二横板（22）之间旋转连接有多个相互交错且旋转连接的第一折叠杆（23）和第二折叠杆（24）。

6.根据权利要求1所述的一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，其特征在于：所述箱体（1）下端固定有环形滑块（26），所述环形滑块（26）的截面为倒“T”型，所述第一横板（21）上端设有与环形滑块（26）相匹配的环形滑槽（21-1），所述环形滑块（26）在环形滑槽（21-1）内并与其滑动连接，所述第一横板（21）下端固定有旋转驱动电机（25），所述旋转驱动电机（25）的输出轴穿过第一横板（21）并与箱体（1）固定，所述箱体（1）下壁上端固定有与折叠伸缩支架（20）连接的折叠伸缩支架驱动装置（27）。

7.根据权利要求1所述的一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，其特征在于：所述箱体（1）的两侧、正面和背面分别固定有多个避障传感器（29），所述箱体（1）下壁上端固定有传感器控制装置（30）、总控制器（31）和蓄电池（32），所述避障传感器（29）与传感器控制装置（30）电性连接，所述传感器控制装置（30）与总控制器（31）电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种多功能全地形仿生机器人的行走装置，其特征在于：所述总控制器（31）分别与腿部驱动电机（2）、电动伸缩杆（8）、伺服电机（11）、腿部转动电机（19）、旋转驱动电机（25）、折叠伸缩支架驱动装置（27）和照明灯（28）电性连接，所述蓄电池（32）分别与腿部驱动电机（2）、电动伸缩杆（8）、伺服电机（11）、腿部转动电机（19）、旋转驱动电机（25）、折叠伸缩支架驱动装置（27）和照明灯（28）电性连接。