CN109533074A - 一种六足机器人及其直行步态的实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种六足机器人及其直行步态的实施方法，其特征在于，包括机身，以及设置在机身上的一对头足、一对身足和一对尾足；所述头足、身足和尾足结构相同，均包括髋关节舵机、膝关节舵机和踝关节舵机；膝关节舵机输出轴的轴线与踝关节舵机输出轴的轴线平行，髋关节舵机输出轴的轴线与膝关节舵机输出轴的轴线垂直；髋关节舵机的输出轴通过第一砝码盘与舵机连接件Ⅰ一端固连，舵机连接件Ⅰ另一端通过第二砝码盘与膝关节舵机的输出轴嵌套连接，膝关节舵机与舵机连接件Ⅱ一端固连，舵机连接件Ⅱ另一端与踝关节舵机固连，踝关节舵机的输出轴通过第三砝码盘与足部连接。本发明稳定性高，可以严格沿着直线行进。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种六足机器人及其直行步态的实施方法。
背景技术
通常的六足机器人前行步态大多是由其中三个足根部的舵机同时抬放，通过地面摩擦给予的反作用力来达到行走目的。这种方式前行不能够精准直行，在机器人前行过程中会有很明显的偏转，同时此种前行方式速度慢，效率低。少数人采用四足始终着地，不相邻两足协同前进的相对稳定步态，但此行走方式会使机器人有着极其明显的偏离直线现象。
发明内容
本发明设计了一种六足机器人及其直行步态的实施方法，目的在于提供一种全新的六足机器人，不仅稳定性极高，而且可以严格沿着直线行进。
为了解决上述存在的技术问题，本发明一方面公开了：
一种六足机器人，包括机身，以及设置在所述机身上的一对头足、一对身足和一对尾足。
进一步，所述头足、身足和尾足结构相同，均包括髋关节舵机、膝关节舵机和踝关节舵机；所述膝关节舵机输出轴的轴线与所述踝关节舵机输出轴的轴线平行， 所述髋关节舵机输出轴的轴线与所述膝关节舵机输出轴的轴线垂直。
进一步，所述髋关节舵机的输出轴通过第一砝码盘与舵机连接件Ⅰ一端固连，所述舵机连接件Ⅰ另一端通过第二砝码盘与所述膝关节舵机的输出轴嵌套连接，所述膝关节舵机与舵机连接件Ⅱ一端固连，所述舵机连接件Ⅱ另一端与所述踝关节舵机固连，所述踝关节舵机的输出轴通过第三砝码盘与足部连接。
进一步，所述舵机连接件Ⅰ包括两个U型板，两个U型板十字交叉连接。
进一步，所述足部的本体是一U型板，该U型板两侧壁间设置有加强板；该U型板下部变窄，底部外表设置有摩擦块。
进一步，所述机身包括一对上下对称设置的矩形板，所述矩形板的四角及长边中部分别设置有连接凸台。
为了解决上述存在的技术问题，本发明另一方面公开了：
一种六足机器人直行步态的实施方法，包括以下步骤：
步骤一，将六足机器人调节到如下初始状态：所述六足机器人的各头足和尾足的纵向中心线所在平面与所述六足机器人的直行方向平行，所述六足机器人两只身足的纵向中心线所在平面分别与所述六足机器人的直行前进方向的夹角是一钝角；
步骤二，所述尾足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只头足沿机器人前进方向产生相同位移；
步骤三，所述头足和尾足与地面接触起到支撑作用；所述两只身足同时向前进方向摆动，所述身足摆动后的位置与其摆动前所在位置关于两身足髋关节舵机的连线对称；
步骤四，所述头足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只尾足沿机器人前进方向产生相同位移； 所述尾足沿机器人前进方向产生的位移与步骤二中所述头足沿机器人前进方向产生的位移相同；
步骤五，重复实施步骤二至步骤四，使机器人平稳地直线前进。
进一步，上述步骤一中，所述六足机器人两只身足的纵向中心线所在平面分别与所述六足机器人的直行前进方向呈120°夹角。
进一步，上述步骤二中，所述尾足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只头足的踝关节舵机同时向前进方向转动30°，膝关节舵机同时向上转动15°，使所述两只头足同时抬起并具有向前迈步的趋势；然后，所述两只头足的膝关节舵机同时向下转动30°使所述两只头足的足部接触到地面，由于所述两只头足的踝关节舵机的转角使机器人的两只头足产生了完全沿着前进方向的位移。
进一步，上述步骤三中，所述头足和尾足与地面接触起到支撑作用；所述两只身足的膝关节舵机同时抬起15°使所述身足离开地面，所述两只身足的髋关节舵机同时向前进方向摆动60°，然后所述两只身足的膝关节舵机落下使所述两只身足足部接触地面。
进一步，上述步骤四中，所述头足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只尾足的踝关节舵机同时向前进方向的反向转动30°，膝关节舵机同时向上转动15°使所述两只尾足同时抬起并有向前迈步的趋势，然后，所述两只尾足的膝关节舵机同时向下转动30°使所述两只尾足的足部接触到地面，由于所述两只尾足的踝关节舵机的转角使机器人的两只尾足产生了完全沿着前进方向的位移。
该六足机器人及其直行步态的实施方法具有以下有益效果：
（1）本发明中，各头足和尾足的纵向中心线所在平面与六足机器人的直行方向始终保持平行，且两头足的膝关节舵机与踝关节舵机的转角始终保持一致、两尾足的膝关节舵机与踝关节舵机的转角始终保持一致，保证了各头足和尾足在前进过程中只受到沿直线行进方向的摩擦力。
（2）本发明中，机器人前行过程中始终有四条腿支撑地面，两身足的髋关节舵机始终在做与两身足髋关节舵机的连线L成正负30°的摆动运动，使机器人在运动过程中保持平稳，同时，由于其摆动位置关于两身足髋关节舵机的连线L对称，保证了两身足在前进过程中只受到沿直线行进方向的摩擦力。
（3）本发明中，通过控制各足的不同舵机的转角位置，机器人六足的足部在运动过程中均只受到沿直线前进方向的摩擦力，可保证机器人严格按照直线前行，这种精准的直行步态可以直接替换掉目前常用的三足协同前行步态。
附图说明
图1：本发明实施方式中六足机器人的结构示意图；
图2：本发明实施方式中单只足的结构示意图；
图3：本发明实施方式中六足机器人直行的初始状态俯视图；
图4和图5：本发明实施方式中头足直行步态示意图；
图6：本发明实施方式中身足直行步态示意图；
图7：本发明实施方式中尾足直行步态示意图。
附图标记说明：
1—机身；2—头足；21—髋关节舵机；22—第一砝码盘；23—舵机连接件Ⅰ；24—第二砝码盘；25—膝关节舵机；26—舵机连接件Ⅱ；27—踝关节舵机；28—第三砝码盘；29—足部；3—身足；4—尾足；L—两身足髋关节舵机的连线。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
图1至图7示出了本发明六足机器人及其直行步态的实施方法的具体实施方式。图1是本实施方式中六足机器人的结构示意图；图2是本实施方式中单只足的结构示意图；图3至图7是本实施方式中六足机器人直行步态示意图。
如图1所示，本实施方式中的六足机器人，包括机身1，以及设置在机身1上的一对头足2、一对身足3和一对尾足4。
优选地，头足2、身足3和尾足4结构相同，均包括髋关节舵机、膝关节舵机和踝关节舵机；膝关节舵机输出轴的轴线与踝关节舵机输出轴的轴线平行，髋关节舵机输出轴的轴线与膝关节舵机输出轴的轴线垂直。
本实施例中，以头足2为例说明机器人单只足的具体结构，如图2所示，头足2包括髋关节舵机21、膝关节舵机25和踝关节舵机27；膝关节舵机25输出轴的轴线与踝关节舵机27输出轴的轴线平行，髋关节舵机21输出轴的轴线与膝关节舵机25输出轴的轴线垂直。
具体地，如图2所示，髋关节舵机21的输出轴通过第一砝码盘22与舵机连接件Ⅰ23一端固连，舵机连接件Ⅰ23另一端通过第二砝码盘24与膝关节舵机25的输出轴嵌套连接，膝关节舵机25与舵机连接件Ⅱ26一端固连，舵机连接件Ⅱ26另一端与踝关节舵机27固连，踝关节舵机27的输出轴通过第三砝码盘28与足部29连接。
优选地，舵机连接件Ⅰ23包括两个U型板，两个U型板十字交叉连接，如图1和图2所示。
优选地，足部29的本体是一U型板，该U型板两侧壁间设置有加强板；该U型板下部变窄，底部外表设置有摩擦块，如图1和图2所示。
优选地，机身1包括一对上下对称设置的矩形板，所述矩形板的四角及长边中部分别设置有连接凸台，如图1所示。
如图3至图7所示，本实施方式中的六足机器人直行步态的实施方法，包括以下步骤：
步骤一，将六足机器人调节到如下初始状态：六足机器人的各头足2和尾足4的纵向中心线所在平面与六足机器人的直行方向平行，六足机器人两只身足3的纵向中心线所在平面分别与六足机器人的直行前进方向的夹角是一钝角；
步骤二，尾足4和身足3与地面接触起到支撑作用；两只头足2沿机器人前进方向产生相同位移；
步骤三，头足2和尾足4与地面接触起到支撑作用；两只身足3同时向前进方向摆动，身足3摆动后的位置与其摆动前所在位置关于两身足髋关节舵机的连线对称；
步骤四，头足2和身足3与地面接触起到支撑作用；两只尾足4沿机器人前进方向产生相同位移；尾足4沿机器人前进方向产生的位移与步骤二中头足2沿机器人前进方向产生的位移相同；
步骤五，重复实施步骤二至步骤四，使机器人平稳地直线前进。
具体地，上述步骤一中，六足机器人两只身足3的纵向中心线所在平面分别与六足机器人的直行前进方向的夹角呈120°，如图3所示。
具体地，上述步骤二中，尾足4和身足3与地面接触起到支撑作用；两只头足2的踝关节舵机27同时向前进方向转动30°，膝关节舵机25同时向上转动15°，使两只头足2同时抬起并具有向前迈步的趋势；接着，两只头足2的膝关节舵机25向下转动30°使两只头足2的足部28接触到地面，由于两只头足2的踝关节舵机27的转角使机器人的两只头足2产生了完全沿着前进方向的位移，如图3和图4所示。
具体地，上述步骤三中，头足2和尾足4与地面接触起到支撑作用；两只身足3的膝关节舵机同时抬起15°使身足3离开地面，两只身足3的髋关节舵机同时向前进方向摆动60°，接着两只身足3的膝关节舵机落下使所述两只身足足部接触地面，如图5所示。
具体地，上述步骤四中，头足2和身足3与地面接触起到支撑作用；两只尾足4的踝关节舵机同时向前进方向的反向转动30°，膝关节舵机同时向上转动15°使两只尾足4同时抬起并有向前迈步的趋势，接着，两只尾足4的膝关节舵机同时向下转动30°使两只尾足4的足部接触到地面，由于两只尾足4的踝关节舵机的转角使机器人的两只尾足产生了完全沿着前进方向的位移，如图6所示。
本发明中，各头足和尾足的纵向中心线所在平面与六足机器人的直行方向始终保持平行，且两头足的膝关节舵机与踝关节舵机的转角始终保持一致、两尾足的膝关节舵机与踝关节舵机的转角始终保持一致，保证了各头足和尾足在前进过程中只受到沿直线行进方向的摩擦力。
本发明中，机器人前行过程中始终有四条腿支撑地面，两身足的髋关节舵机始终在做与两身足髋关节舵机的连线L成正负30°的摆动运动，使机器人在运动过程中保持平稳，同时，由于其摆动位置关于两身足髋关节舵机的连线L对称，保证了两身足在前进过程中只受到沿直线行进方向的摩擦力。
本发明中，通过控制各足的不同舵机的转角位置，机器人六足的足部在运动过程中均只受到沿直线前进方向的摩擦力，可保证机器人严格按照直线前行，这种精准的直行步态可以直接替换掉目前常用的三足协同前行步态。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种六足机器人，其特征在于，包括机身，以及设置在所述机身上的一对头足、一对身足和一对尾足；所述头足、身足和尾足结构相同，均包括髋关节舵机、膝关节舵机和踝关节舵机；所述膝关节舵机输出轴的轴线与所述踝关节舵机输出轴的轴线平行，所述髋关节舵机输出轴的轴线与所述膝关节舵机输出轴的轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的六足机器人，其特征在于，所述髋关节舵机的输出轴通过第一砝码盘与舵机连接件Ⅰ一端固连，所述舵机连接件Ⅰ另一端通过第二砝码盘与所述膝关节舵机的输出轴嵌套连接，所述膝关节舵机与舵机连接件Ⅱ一端固连，所述舵机连接件Ⅱ另一端与所述踝关节舵机固连，所述踝关节舵机的输出轴通过第三砝码盘与足部连接。
3.根据权利要求2所述的六足机器人，其特征在于，所述舵机连接件Ⅰ包括两个U型板，两个U型板十字交叉连接。
4.根据权利要求2所述的六足机器人，其特征在于，所述足部的本体是一U型板，该U型板两侧壁间设置有加强板；该U型板下部变窄，底部外表设置有摩擦块。
5.根据权利要求1至4任一所述的六足机器人，其特征在于，所述机身包括一对上下对称设置的矩形板，所述矩形板的四角及长边中部分别设置有连接凸台。
6.一种六足机器人直行步态的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将六足机器人调节到如下初始状态：所述六足机器人的各头足和尾足的纵向中心线所在平面与所述六足机器人的直行方向平行，所述六足机器人两只身足的纵向中心线所在平面分别与所述六足机器人的直行前进方向的夹角是一钝角；
步骤二，所述尾足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只头足沿机器人前进方向产生相同位移；
步骤三，所述头足和尾足与地面接触起到支撑作用；所述两只身足同时向前进方向摆动，所述身足摆动后的位置与其摆动前所在位置关于两身足髋关节舵机的连线对称；
步骤四，所述头足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只尾足沿机器人前进方向产生相同位移；所述尾足沿机器人前进方向产生的位移与步骤二中所述头足沿机器人前进方向产生的位移相同；
步骤五，重复实施步骤二至步骤四，使机器人平稳地直线前进。
7.根据权利要求6所述的六足机器人直行步态的实施方法，其特征在于，上述步骤一中，所述六足机器人两只身足的纵向中心线所在平面分别与所述六足机器人的直行前进方向呈120°夹角。
8.根据权利要求6所述的六足机器人直行步态的实施方法，其特征在于，上述步骤二中，所述尾足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只头足的踝关节舵机同时向前进方向转动30°，膝关节舵机同时向上转动15°，使所述两只头足同时抬起并具有向前迈步的趋势；然后，所述两只头足的膝关节舵机同时向下转动30°使所述两只头足的足部接触到地面，由于所述两只头足的踝关节舵机的转角使机器人的两只头足产生了完全沿着前进方向的位移。
9.根据权利要求6所述的六足机器人直行步态的实施方法，其特征在于，上述步骤三中，所述头足和尾足与地面接触起到支撑作用；所述两只身足的膝关节舵机同时抬起15°使所述身足离开地面，所述两只身足的髋关节舵机同时向前进方向摆动60°，然后所述两只身足的膝关节舵机落下使所述两只身足足部接触地面。
10.根据权利要求6所述的六足机器人直行步态的实施方法，其特征在于，上述步骤四中，所述头足和身足与地面接触起到支撑作用；所述两只尾足的踝关节舵机同时向前进方向的反向转动30°，膝关节舵机同时向上转动15°使所述两只尾足同时抬起并有向前迈步的趋势，然后，所述两只尾足的膝关节舵机同时向下转动30°使所述两只尾足的足部接触到地面，由于所述两只尾足的踝关节舵机的转角使机器人的两只尾足产生了完全沿着前进方向的位移。
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