CN110294044A - 一种大型重载六足机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，尤其是一种大型重载六足机器人，针对现有技术的六足机器人负载能力差难以用于实际情况的问题，现提出以下方案，包括车架系统、机罩系统、步行腿系统、电控系统、动力系统和液压系统共六大系统组成，所述机器人的车架系统为桁型结构的车架，且车架采用型钢加强支撑，所述车架的四角位置均设置有角钢加固，所述车架的两侧均设置有三个基节，且基节上铰接有步行腿，所述步行腿上设置有液压驱动机构。本发明中，通过型钢加强支撑以及利用角钢对四角加固，从而增加车架的负载能力，能够在复杂环境得到进一步的广泛应用，可以投入到日常的生产生活中去。

Description

一种大型重载六足机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种大型重载六足机器人。

背景技术

机器人是自动控制机器的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械，地面移动机器人是机器人领域中的一个重要分支，地面机器人移动形式较多，如轮式、履带式等，多足机器人因其良好的适应性及稳定性等诸多优点在近年来越来越受到大家的关注，在地形复杂的环境灾难救助及各种军事行动都越来越体现出多足机器人的优越性，多足机器人在生活中的应用也日益广泛，六足机器人采用仿昆虫式行走方式，具有更好的稳定性及适应性。

地面移动式机器人的驱动方式也有很多种，有电驱动、液压驱动和气动式，但是我国目前使用的六足机器人多为小型机器人，其负载能力差，难以应用于实际情况。

发明内容

基于现有技术的六足机器人负载能力差难以用于实际情况的技术问题，本发明提出了一种大型重载六足机器人。

本发明提出的一种大型重载六足机器人，包括车架系统、机罩系统、步行腿系统、电控系统、动力系统和液压系统共六大系统组成，所述机器人的车架系统为桁型结构的车架，且车架采用型钢加强支撑，所述车架的四角位置均设置有角钢加固，所述车架的两侧均设置有三个基节，且基节上铰接有步行腿，所述步行腿上设置有液压驱动机构。

优选地，六个所述步行腿包括有两个前腿、两个中腿和两个后腿，且两个前腿分别设置于车架两侧的一端，两个后腿分别设置于车架两侧远离前腿的一端，两个中腿分别设置于车架两侧的中间位置。

优选地，所述步行腿包括有大腿件、小腿件和足端，且大腿件与车架和基节之间铰接，大腿件与基节之间的竖直方向上铰接有液压驱动的大腿缸，大腿件与车架之间的水平方向上铰接有液压驱动的摆动缸，大腿件与小腿件之间铰接，大腿件与小腿件之间铰接有液压驱动的小腿缸，并建立足端位置与液压缸伸长量的关系，六足机器人的每条步行腿均具有三个驱动关节。

优选地，所述驱动关节处的液压缸均安装有压力传感器，且足端设置有一维力传感器。

优选地，所述车架的前半部分为三角形结构，且车架的前半部分设置有螺栓连接的驾驶室，驾驶室内布置有驾驶员用的座椅以及操纵手柄，驾驶员座椅后部布置其他人员乘坐的连椅及电瓶。

优选地，所述液压系统中设置有主阀块、三联阀块、液压泵以及散热器和过滤器，六个三联阀块分布在六条腿附近位置，散热器和过滤器均采用螺栓连接。

优选地，所述车架的后半部分为槽钢支撑，且槽钢焊接于车架的下平面，槽钢上布置有发动机和风扇。

优选地，所述车架顶部中间位置的两侧分别设置有液压油箱和燃油箱，液压油箱和燃油箱与车架之间均采用螺栓连接。

优选地，所述车架靠近燃油箱的一侧设置有水箱，且发动机和液压油箱布置于车架的一侧，发动机偏左布置。

优选地，所述驾驶室内还布置有显示屏和控制箱，液压系统采用恒压变量泵控制系统。

与现有技术相比，本发明提供了一种大型重载六足机器人，具备以下有益效果：

1、该一种大型重载六足机器人，通过设置型钢加强支撑的车架以及在车架四角位置设置有加固用的角钢，使在现有基础上，增大其车体的负载能力，并利用液压驱动使其质量功率比大，从而使大尺度的六足机器人具有良好的环境适应性，能够在复杂环境得到进一步的广泛应用，可以投入到日常的生产生活中去。

2、该一种大型重载六足机器人，通过将其它设备布置于桁型结构的车架上，且驾驶室为可拆卸驾驶室，遇故障时可拆卸方便进行维修，且将油箱布置在车架中部，使得车架上设备布置紧凑，节省空间，并将液压泵和液压油箱布置在了同一侧，便于布置油管，以提高该六足机器人的实际使用价值。

3、该一种大型重载六足机器人，通过相互铰接的大腿件、小腿件和足端构成该六足机器人的步行腿，且大腿件和小腿件之间以及大腿件与车架和基节之间均利用液压缸连接，使的每个步行腿具有三个可调的自由度，从而利用机器人外侧的十八个自由度使得六足机器人各种步态的行走协调，进一步增强该六足机器人的使用效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种大型重载六足机器人的整体模块结构示意图；

图2为本发明提出的一种大型重载六足机器人的机器人整机结构示意图；

图3为本发明提出的一种大型重载六足机器人的前腿装配结构示意图；

图4为本发明提出的一种大型重载六足机器人的前腿俯视结构示意图；

图5为本发明提出的一种大型重载六足机器人的中腿装配结构示意图；

图6为本发明提出的一种大型重载六足机器人的中腿俯视结构示意图。

图中：1显示屏、2座椅、3操纵手柄、4连椅、5驾驶室、6基节、7大腿缸、8步行腿、9小腿缸、10摆动缸、11电瓶、12液压油箱、13车架、14发动机、15控制箱、16燃油箱、17主阀块、18水箱、19三联阀块。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

参照图1-6，一种大型重载六足机器人，包括车架系统、机罩系统、步行腿系统、电控系统、动力系统和液压系统共六大系统组成，其特征在于，机器人的车架系统为桁型结构的车架13，且车架13采用型钢加强支撑，车架13的四角位置均设置有角钢加固，车架13的两侧均设置有三个基节6，且基节6上铰接有步行腿8，步行腿8上设置有液压驱动机构，通过设置型钢加强支撑的车架13以及在车架13四角位置设置有加固用的角钢，使在现有基础上，增大其车体的负载能力，并利用液压驱动使其质量功率比大，从而使大尺度的六足机器人具有良好的环境适应性，能够在复杂环境得到进一步的广泛应用，可以投入到日常的生产生活中去。

本发明中，六个步行腿8包括有两个前腿、两个中腿和两个后腿，且两个前腿分别设置于车架13两侧的一端，两个后腿分别设置于车架13两侧远离前腿的一端，两个中腿分别设置于车架13两侧的中间位置，步行腿8包括有大腿件、小腿件和足端，且大腿件与车架13和基节6之间铰接，大腿件与基节6之间的竖直方向上铰接有液压驱动的大腿缸7，大腿件与车架13之间的水平方向上铰接有液压驱动的摆动缸10，大腿件与小腿件之间铰接，大腿件与小腿件之间铰接有液压驱动的小腿缸9，并建立足端位置与液压缸伸长量的关系，六足机器人的每条步行腿8均具有三个驱动关节；

本发明选用的液压缸均为伺服液压缸，机器人各液压缸根据其安装位置可分为大小腿液压缸和摆动缸10，大小腿液压缸均布置在大腿件上方，用于控制大小腿关节绕铰接处的旋转，可使整机在行走时保证小腿大抬起与落下，摆动缸10铰接在车架13与基节6上，实现大腿件摆动，控制整机行走；

驱动关节处的液压缸均安装有压力传感器，用于检测该液压缸的工作压力，且足端设置有一维力传感器，来检测足端与地面的接触情况，足端中间是球铰接触，且足端底部装有三个复位弹簧，可以实现足端与地面接触面积达到最大，此时具有最大的步行速度，优选地可使机器人达到所要求的小于3公里/小时的步行速度，机器人步行腿摆动角度范围为±30°左右，行走过程中车体距地面高度为0.3-0.5m，足端抬起高度为0.2-0.4m，摆动范围为0.8-1m。

实施例2

参照图1-6，一种大型重载六足机器人，车架13的前半部分为三角形结构，且车架13的前半部分设置有驾驶室5，采用螺栓连接便于清洗及维修，驾驶室5内布置有驾驶员用的座椅2以及操纵手柄3，驾驶员座椅2后部布置有其他人员乘坐的连椅4及电瓶11；

该驾驶室5采用螺栓连接，在机器人遇到故障时可抬起拆卸，构成可拆卸式驾驶室，操纵手柄3用于控制所属机器人的步态，进而可控制所属机器人的行走，连椅形式的座椅节省空间，采用螺栓连接，同样为可拆卸结构，为使布局紧凑，将电控系统控制所需的电瓶11布置在连椅4下方；

液压系统中设置有主阀块17、三联阀块19、液压泵以及散热器和过滤器，六个三联阀块19分布在六条腿附近位置，散热器和过滤器均采用螺栓连接，将各个阀体安置于车架13各个支撑梁处，便于液压油管的拆卸，车架13的后半部分为槽钢支撑，且槽钢焊接于车架13的下平面，槽钢上布置有发动机14和风扇，以降低所属机器人的重心，车架13顶部中间位置的两侧分别设置有液压油箱12和燃油箱16，液压油箱12和燃油箱16与车架13之间均采用螺栓连接，布置在中间位置可使机器人的重心尽量位于整机的中间，且便于清洗及维修。

实施例3

参照图1-6，一种大型重载六足机器人，车架13靠近燃油箱16的一侧设置有水箱18，且发动机14和液压油箱12布置于车架13的一侧，为了使机器人重心处于较低位置，车架13的后半部分用槽钢支撑加强，将车架13后半部分加工成凹字型，即将放置发动机14的槽钢焊接在车架13的下平面，固定发动机14的发动机座焊接在槽钢上，将发动机14、水箱18和散热器等采用螺栓连接置于凹槽中，此外，由于液压油箱12比燃油箱16重，且液压泵与液压油箱12布置在同一侧，因此布置动力系统的时候，水箱18和柴油箱16布置在同一侧，发动机14和液压油箱12布置在同一侧，且发动机14偏左布置，这样布置的同时，液压泵和液压油箱12就布置在了同一侧，便于布置油管；

驾驶室5内还布置有显示屏1和控制箱15，液压系统采用恒压变量泵控制系统；

显示屏1用于显示发动机系统的机油压力、水温、预热指示以及发动机14转速等，显示液压系统的泵出口和液压缸等关键部位的有液压力以及缸的位移传感器所显示的信号，显示燃油系统的燃油油位，在电系统用于显示电瓶11电压以及一些其他方面的信息，如行驶速度、六足的行走姿态以及足端传感器检测出的足端是否踩实地面等，通过显示屏显示的信息，控制六足的行走；

恒压控制系统即采用恒压变量泵为液压系统提供压力，液压缸内装有位移传感器，用于实施检测液压缸的实时位置，六足机器人每条腿上的三个液压缸通过调节换向阀的开口和大小控制液压缸的流量和方向，从而可控制机器人的行走方式，本发明液压系统中装有安全阀，使系统在未工作使处于关闭状态，本发明在回油管路中安装有散热装置，采用发动机14和液压系统的集体散热，用于发动机14与液压系统的散热。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型重载六足机器人，包括车架系统、机罩系统、步行腿系统、电控系统、动力系统和液压系统共六大系统组成，其特征在于，所述机器人的车架系统为桁型结构的车架（13），且车架（13）采用型钢加强支撑，所述车架（13）的四角位置均设置有角钢加固，所述车架（13）的两侧均设置有三个基节（6），且基节（6）上铰接有步行腿（8），所述步行腿（8）上设置有液压驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，六个所述步行腿（8）包括有两个前腿、两个中腿和两个后腿，且两个前腿分别设置于车架（13）两侧的一端，两个后腿分别设置于车架（13）两侧远离前腿的一端，两个中腿分别设置于车架（13）两侧的中间位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述步行腿（8）包括有大腿件、小腿件和足端，且大腿件与车架（13）和基节（6）之间铰接，大腿件与基节（6）之间的竖直方向上铰接有液压驱动的大腿缸（7），大腿件与车架（13）之间的水平方向上铰接有液压驱动的摆动缸（10），大腿件与小腿件之间铰接，大腿件与小腿件之间铰接有液压驱动的小腿缸（9），并建立足端位置与液压缸伸长量的关系，六足机器人的每条步行腿（8）均具有三个驱动关节。

4.根据权利要求3所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述驱动关节处的液压缸均安装有压力传感器，且足端设置有一维力传感器。

5.根据权利要求3所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述车架（13）的前半部分为三角形结构，且车架（13）的前半部分设置有螺栓连接的驾驶室（5），驾驶室（5）内布置有驾驶员用的座椅（2）以及操纵手柄（3），驾驶员座椅（2）后部布置其他人员乘坐的连椅（4）及电瓶（11）。

6.根据权利要求3所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述液压系统中设置有主阀块（17）、三联阀块（19）、液压泵以及散热器和过滤器，六个三联阀块（19）分布在六条腿附近位置，散热器和过滤器均采用螺栓连接。

7.根据权利要求5所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述车架（13）的后半部分为槽钢支撑，且槽钢焊接于车架（13）的下平面，槽钢上布置有发动机（14）和风扇。

8.根据权利要求7所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述车架（13）顶部中间位置的两侧分别设置有液压油箱（12）和燃油箱（16），液压油箱（12）和燃油箱（16）与车架（13）之间均采用螺栓连接。

9.根据权利要求8所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述车架（13）靠近燃油箱（16）的一侧设置有水箱（18），且发动机（14）和液压油箱（12）布置于车架（13）的一侧，发动机偏左布置。

10.根据权利要求9所述的一种大型重载六足机器人，其特征在于，所述驾驶室（5）内还布置有显示屏（1）和控制箱（15），液压系统采用恒压变量泵控制系统。