CN111301554A - 机器人及机器人的行走方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机器人，机器人包括机身、第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置，第一行走装置和第二行走装置对称的分布于机身的两侧，第三行走装置和第四行走装置对称的分布于机身的两侧，第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中每个包括第一行走足和第二行走足，第一行走足和第二行走足交替的作为行走足或支撑足。此外，本申请还提供了一种上述机器人的行走方法。本申请提供的机器人及机器人的行走方法，通过对机器人的行走步态进行合理的时序控制，实现机器人的匀速行走。

Description

机器人及机器人的行走方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种行走机器人及机器人的行走方法。

背景技术

随着科技的发展，自动化程度的逐步提高，机器人已经越来越广泛地被应用到科研、探测、生产、救援等各个领域。虽然，机器人的种类繁多，功能各异，但其行走方式而言，主要有三种：轮式、履带式和足式，在采用足式行走的机器人中，大多采用六足，其运动轨迹多采用凸轮合成，凸轮轨迹有加速、减速以及匀速部分，因此六足机器人无法实现匀速行走。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种机器人及机器人的行走方法，以改善上述问题。本申请实施例通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请提供一种机器人，机器人包括机身、第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置，第一行走装置和第二行走装置对称的分布于机身的两侧，第三行走装置和第四行走装置对称的分布于机身的两侧，第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中每个包括第一行走足和第二行走足，第一行走足和第二行走足交替的作为行走足或支撑足；机器人按如下方式进行行走：第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中的至少三者同时具有一个支撑足，且同一时刻，第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中仅有一者进行行走足和支撑足的交替。

在一些实施例中，第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置按预定时序和预定周期依次进行行走足和支撑足的交替，且每次行走足和支撑足的交替时间为1/8周期。

在一些实施方式中，第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中每个包括：

机架；

第一行走机构，第一行走机构包括第一行走足、第一横向轨道以及第一纵向轨道，第一横向轨道和第一纵向轨道设置于机架，第一行走足滑动的设置于第一横向轨道以及第一纵向轨道；

第二行走机构，第二行走机构包括第二行走足、第二横向轨道以及第二纵向轨道，第二横向轨道和第二纵向轨道设置于机架，第二行走足滑动的设置于第二横向轨道以及第二纵向轨道。

在一些实施方式中，机器人还包括传动机构，传动机构设置于机身，传动机构包括横向传动组件和纵向传动组件，纵向传动组件连接第一行走机构以及第二行走机构，以使得第一行走机构与第二行走机构分别沿第一纵向轨道和第二纵向轨道交替的上升作为行走足，或者下降作为支撑足；

横向传动组件连接第一行走机构以及第二行走机构，以使作为行走足的第一行走足沿第一横向轨道滑动前进，或者，使作为行走足的第二行走足沿第二横向轨道滑动前进。

在一些实施方式中，传动机构还包括传动件，传动件包括第一连接部和第二连接部，第一连接部与横向传动组件传动配合，第二连接部与纵向传动组件传动配合，传动件用于与驱动机构形成传动。

在一些实施方式中，横向传动组件包括第一齿轮，第一齿轮与第一连接部啮合，纵向传动组件包括第二齿轮，第二齿轮与第二连接部啮合。

在一些实施方式中，第一齿轮与第一连接部的传动比为33:20，第二齿轮与第二连接部的传动比为33:20。

在一些实施方式中，第一纵向轨道以及第二纵向轨道安装于机架，第一横向轨道滑动设置于第一纵向轨道，第二横向轨道滑动设置于第二纵向轨道，第一行走足滑动设置于第一横向轨道，第二行走足滑动设置第二横向轨道。

在一些实施方式中，横向传动组件包括第一转轴、第一凸轮、第一滑块以及第二滑块，第一转轴沿横向转动设置并位于第一横向轨道与第二横向轨道之间，第一凸轮绕设于第一转轴，第一凸轮上开设有第一环形滑槽，第一环形滑槽相对于第一转轴的轴线倾斜设置，第一滑块与第一行走机构连接，并滑动设置于第一环形滑槽内，第二滑块与第二行走机构连接，并滑动设置于第一环形滑槽内。

在一些实施方式中，第一环形滑槽包括首尾连接的第一竖直段、第一螺旋段、第二竖直段以及第二螺旋段，第一竖直段的所在平面、第二竖直段的所在平面与第一转轴的轴向垂直，当第一滑块位于第一竖直段、第一螺旋段、第二竖直段以及第二螺旋段时，第二滑块分别位于第二竖直段、第二螺旋段、第一竖直段以及第一螺旋段。

在一些实施方式中，第一滑块位于第一螺旋段时，第一行走足由行走足切换为支撑足，当第一滑块位于第二螺旋段时，第一行走足由支撑足切换为行走足。

在一些实施方式中，纵向传动组件包括第二转轴、第二凸轮、第三滑块以及第四滑块，第二转轴沿纵向转动设置并位于第一纵向轨道与第二纵向轨道之间，第二凸轮绕设于第二转轴，第二凸轮上开设有第二环形滑槽，第二环形滑槽相对于第二转轴的轴线倾斜设置，第三滑块与第一行走机构连接，并滑动设置于第二环形滑槽内，第四滑块与第二行走机构连接，并滑动设置于第二环形滑槽内。

在一些实施方式中，第二环形凹槽包括首尾连接的第一水平段、第三螺旋段、第二水平段以及第四螺旋段，第一水平段的所在平面、第二水平段的所在平面与第二转轴的轴向垂直，当第三滑块位于第一水平段、第三螺旋段、第二水平段以及第四螺旋段时，第四滑块位于第二水平段、第四螺旋段、第一水平段以及第三螺旋段。

在一些实施方式中，第三滑块位于第一水平段时，第一行走足由行走足切换为支撑足，当第一滑块位于第三螺旋段时，第一行走足由支撑足切换为行走足。

在一些实施方式中，第一滑块位于第一匀速段、第一螺旋段、第二匀速段、第二螺旋段时，第三滑块位于第一水平段、三螺旋段、第二水平段、第四螺旋段，当第二滑块位于第一匀速段、第一螺旋段、第二匀速段、第二螺旋段时，第四滑块位于第一水平段、第三螺旋段、第二水平段、第四螺旋段。

第二方面，本申请还提供了一种上述的机器人的行走方法，该机器人包括：

机身、第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置，第一行走装置和第二行走装置对称的分布于机身的两侧，第三行走装置和第四行走装置对称的分布于机身的两侧，第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中每个包括第一行走足和第二行走足，第一行走足和第二行走足交替的作为行走足或支撑足；

该方法包括：

第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中的至少三者同时具有一个支撑足形成支撑，具有一个行走足进行行走；

且在同一时刻，第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置中仅有一者进行行走足和支撑足的交替。

相较于现有技术，本申请提供的机器人及机器人的行走方法，通过对机器人的行走步态进行合理的时序控制，实现机器人的匀速行走。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的机器人的第一视角下的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的机器人中第一行走装置的结构示意图。

图3是本申请实施例提供的第一行走装置中第一行走机构的结构示意图。

图4是本申请实施例提供的第一行走装置中第二行走机构的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的机器人中传动组件的结构示意图。

图6是本申请实施例提供的传动组件中第一凸轮的结构示意图。

图7是本申请实施例提供的传动组件中第二凸轮的结构示意图。

图8是本申请实施例提供的第一行走机构的行走轨迹图。

图9是本申请实施例提供的机器人中动力输入臂的结构示意图。

图10是本申请实施例提供的机器人的第二视角下的结构示意图。

图11是本申请实施例提供机器人的运动轨迹合成图。

具体实施方式

为了便于理解本申请实施例，下面将参照相关附图对本申请实施例进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请实施例中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

目前市场上也出现了一些行走机器人，行走机器人行走方式主要有轮式、履带式和足式三种。轮式和履带式是最为常见的行走方式，其具有控制简单、移动迅速平稳的有点。但足式机器人的越障能力要远远比轮式和履带式要强。同时，对于各种复杂地形地貌，足式机器人也具有更强的适应能力。

常见的多足式机器人主要有六足式，但由于六足式机器人需要保持平稳行走，必须一致保持三足着地，因此，六足行走机器人行走足必须分成两足，每组的三个行走足必须同步，而六足行走机器人的运动轨迹是由凸轮合成的，凸轮轨迹有加速、减速、匀速部分，因此六足行走机器人无法实现匀速行走。

发明人发现市场上还有一些八足机器人，虽然利用八组足实现行走，但不能在提供较大承载能力的同时实现机器人的匀速行走。

因此，发明人经过长期的研究，发明了一种可以进行匀速行走的机器人及机器人的行走方法。

请一并参阅图1与图2，本申请提供了一种机器人1000，机器人1000包括机身50、第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40，第一行走装置10和第二行走装置20对称的分布于机身50的两侧，第三行走装置30和第四行走装置40对称的分布于机身50的两侧，每一个行走装置包括第一行机构200与第二行机构300。且，机器人1000在行走时，第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40中的至少三者同时具有一个支撑足和一个行走足，且同一时刻，第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40中仅有一者进行行走足和支撑足的交替。其中支撑足是指：用于支撑机器人1000行走的步足，其自身相对于支撑面不发生移动。行走足是指：用于支持机器人1000行走的步足，其自身相对于支撑面发生相对位移。

在一些实施方式中，请参阅图1，机身50大致呈矩形框架结构，机身50作为整个装置的安装基础，为机器人1000的其他装置提供安装平台。在其他的一些实施方式中，机身50还可以设置成其他形式的结构。

由于第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40具有相同的结构，为便于理解，此处仅对第一行走装置10进行详细说明，第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40可以参阅对第一行走装置10的详细说明。

第一行走装置10为机器人1000实现行走功能的基础，并支撑部分机器人1000的重量。机器人1000利用相同的四个行走装置实现机器人1000的行走。在一些实施方式中，请参阅图2，第一行走装置10包括机架100，第一行走机构200以及第二行走机构300，第一行走机构200以及第二行走机构300可安装于机架100，第一行走装置10通过机架100可安装于机身50，第一行走机构200与第二行走机构300交替的作为支撑足和行走足，实现机器人1000的行走功能。

具体的，请再次参阅图2，机架100大致呈矩形框架结构，框架内部形成安装空腔110。

在其他的一些实施方式中，机架100还可以设置成其他形式的结构。

在一些实施方式中，请参阅图3，第一行走机构200包括第一行走足210、第一横向轨道220以及第一纵向轨道230，第一横向轨道220和第一纵向轨道230设置于机架100，并与机架100固定。第一行走足210滑动设置于第一横向轨道220以及第一纵向轨道230。可以理解的是，在机器人行走机构10放置于水平面时，第一横向轨道220大致沿水平方向延伸，第一纵向轨道230大致沿竖直方向延伸，第一纵向轨道230可以带动第一行走足210沿竖直方向运动，从而实现第一行走足210的抬升或下降，第一横向轨道220可以带动第一行走足210沿水平方向运动，从而实现第一行走足210的前进或者后退。

第一纵向轨道230能实现第一行走足210在竖直方向的直线往复运动。具体的，第一纵向轨道230安装于机架100，第一纵向轨道230包括第一纵向滑槽231与第一纵向滑块232，第一纵向滑槽231安装于机架100，并固定于机架100，且沿纵向延伸，第一纵向滑块232滑动安装于第一纵向滑槽231，并且第一纵向滑块232滑动的嵌设于第一纵向滑槽231。第一纵向滑块232可以沿着第一纵向滑槽231在竖直方向往复运动。由于第一纵向滑槽231固定于机架100，与机架100之间不产生相对运动，因此在第一纵向滑块232沿着第一纵向滑槽231运动时，第一纵向滑块232与机架100之间形成相对运动。在本实施方式中，作为一种示例，第一行走机构200包括两个第一纵向轨道230，两个第一纵向轨道230平行设置于机架100的同一侧，并间隔一定的距离。两个间隔设置的第一纵向轨道230有利于承载更大的力矩，具有更好的稳定性。当然，在其他的一些实施方式中，第一纵向轨道230的数量也可以是一个或两个以上。

第一横向轨道220能实现第一行走足210在横向的直线往复运动。在一些实施方式中，第一横向轨道220与第一纵向轨道230位于机架100的同侧。第一横向轨道220包括第一横向滑槽221与第一横向滑块222，第一横向滑槽221设置于机架100，并沿横向延伸，第一横向滑块222滑动的设置于第一横向滑槽221，具体的，第一横向滑槽221嵌入于第一横向滑块222。第一横向滑块222可以沿着第一横向滑槽221在横向往复运动。在本实施方式中，作为一种示例，第一行走机构200包括两个第一横向轨道220，两个第一横向轨道220相互平行并设置于机架100的同一侧，间隔一定的距离。并且两个第一横向轨道220的延伸方向与两个纵向轨道的延伸方向大致相互垂直。两个平行且间隔设置的第一横向轨道220有利于承载更大的力矩，具有更好的稳定性。当然，在其他的一些实施方式中，第一纵向轨道230的数量也可以是一个或两个以上。

第一行走足210滑动设置于第一横向轨道220，实现第一行走足210的横向运动。第一行走足210还滑动设置于第一纵向轨道230，实现第一行走足210的纵向运动。在一些实施方式中，请再次参阅图3，第一行走足210包括第一步足211、第一横向滑轨240和第一纵向滑轨250，其中，第一横向滑轨240沿横向设置并与第一横向轨道220大致平行，第一纵向滑轨250沿纵向设置并与第一纵向轨道230大致平行。第一纵向滑轨250可以沿第一横向轨道220滑动。第一步足211滑动的设置于第一纵向滑轨250以及第一横向滑轨240上，使得第一步足211可以沿纵向滑动以及沿横向滑动。第一横向滑轨240滑动的设置于第一纵向轨道230，使得第一横向滑轨240可以沿纵向滑动，第一纵向滑轨250滑动的设置于第一横向滑轨240。当第一步足211需要上升或下降时，传动机构400驱动第一横向滑轨240沿第一纵向轨道230滑动，此时第一横向滑轨240带动第一步足211沿第一纵向滑轨250运动，以使第一步足211沿纵向滑动实现上升或下降。当第一步足211需要沿横向前进或后退时，传动机构400驱动第一步足211，进而驱动第一纵向滑轨250沿第一横向轨道220运动，实现前进或后退，此时，第一纵向滑轨250同时沿第一横向滑轨240滑动，因此不会与第一横向滑轨240发生干涉。

其中，第一步足211大致呈柱状，并且第一步足211的用于与地面接触的表面例如可以设置成圆盘状以增大接触面积，提高稳定性。

请再次参阅图4，在一些实施方式中，第二行走机构300设置于机架100上，且第一行走机构200和第二行走机构300分别位于机架100的相对的两侧。第二行走机构300包括第二行走足310、第二横向轨道320以及第二纵向轨道3303，第二横向轨道320和第二纵向轨道330设置于机架100。第二行走足310滑动设置于第二横向轨道320以及第二纵向轨道330。可以理解的是，在机器人行走机构10置于水平面时，第二横向轨道320大致沿水平方向延伸，第二纵向轨道330大致沿竖直方向延伸，第二纵向轨道330带动第二行走足310沿竖直方向运动，从而实现第二行走足310的抬升或下降，第二横向轨道320带动第二行走足310沿水平方向运动，从而实现第二行走足310的前进或者后退。本实施例中，第二行走机构300具有与第一行走机构200相同的结构，此处不再赘述，相同部分请参阅前述内容。

在一些实施方中，请参阅图5，在一些实施方式中，为实现第一行走机构200以及第二行走机构300的交替运动，第一行走装置还包括传动机构400，传动机构400设置于机架100，并至少部分位于安装空腔110，传动机构400包括横向传动组件410和纵向传动组件420，本实施例中传动机构400位于第一行走机构200和第二行走机构300之间。纵向传动组件420连接第一行走足210以及第二行走足310，以使得第一行走足210与第二行走足310分别沿第一纵向轨道230和第二纵向轨道330交替的上升作为行走足，或者下降作为支撑足。

具体的，横向传动组件410连接第一行走足210以及第二行走足310，以使作为行走足的第一行走足210沿第一横向轨道220滑动前进，或者，使作为行走足的第二行走足310沿第二横向轨道320滑动前进。即当第一行走足210为行走足时，横向传动组件410可以驱动第一行走足210沿第一横向轨道220滑动前进，当第二行走足310为行走足时，横向传动组件410可以驱动第二行走足310沿第二横向轨道320滑动前进。

请一并参阅图3和图5，在一些实施方式中，横向传动组件410包括第一转轴411、第一凸轮412、第一滑块413以及第二滑块423，第一转轴411可带动第一凸轮412转动，本实施方式中，第一转轴411的转动轴线位于水平方向上，且第一转轴411通过轴承安装于机架100。

具体的，第一转轴411沿横向转动设置并位于第一横向轨道220与第二横向轨道320之间，第一转轴411的一端转动设置于机架100，另一端可以与驱动机构形成传动，驱动机构可以是电机等，第一转轴411转动时，带动第一凸轮412进行转动。

第一凸轮412绕设于第一转轴411，并与第一转轴411固连。第一凸轮412上开设有第一环形滑槽4110，第一环形滑槽4110大致位于第一凸轮412的中部。第一环形滑槽4110相对于第一转轴411的轴线倾斜设置，即第一环形滑槽4110在第一转轴411的轴线所在平面的投影形成的图形不为线段，而是一环状图案。

第一滑块413滑动的嵌设于第一环形滑槽4110内，且第一滑块413与第一行走机构200固定连接，具体地第一滑块413与第一行走机构200的第一步足211连接，当第一转轴411转动，第一凸轮421相应的转动，进而使得第一滑块413沿第一环形滑槽4110的延伸方向滑动，进而带动滑动连接于第一横向轨道220的第一行走足210运动，实现前进或后退。在一些实施方中，请参阅图6(图6中a示出了第一凸轮412在第一视角的结构示意图，b示出了第一凸轮412在第二视角的结构示意图)，第一环形滑槽4110包括依次首尾连接的第一竖直段4111、第一螺旋段4112、第二竖直段4113以及第二螺旋段4114，其中，第一竖直段4111所在平面、第二竖直段4113所在平面与第一转轴411的轴向垂直。

本实施方式中，作为一种示例，当第一滑块413位于第一螺旋段4112时，第一滑块413所连接的第一步足211由行走足切换为支撑足。当第一滑块413从第一螺旋段4112滑入第一竖直段4111时，第一步足211为支撑足，在第一滑块413的带动下横向运动，当第一滑块413位于第二螺旋段4114时，第一步足211抬升，作为行走足。当第一滑块413位于第二竖直段4114时，第一步足211在第一滑块413的带动下，横向运动。如此循环，从而实现第一步足211的行走。

可以理解的是，第二滑块423与第一滑块413具有相同的结构以及安装方式，此处不再赘述，请参阅上述第一滑块413的描述。同时，当第二滑块423位于第一螺旋段4112时，第二行走足310下降，切换为支撑足，当第二滑块423位于第一竖直段4111时，第二行走足310在滑块的带动下，横向运动，当第二滑块423位于第二螺旋段4114时，第二行走足310抬升，即转换为行走足。如此循环，从而实现第二行走足310的行走。

为了实现第一行走机构200与第二行走机构300交替的前进，第一行走足210与第二行走足310交替的成为支撑足或行走足，在一些实施方式中，当第一滑块413位于第一竖直段4111时，第二滑块423位于第二竖直段4113；当第一滑块413位于第一螺旋段4112时，第二滑块423位于第二螺旋段4114；当第一滑块413位于第二竖直段4113时，第二滑块423位于第一竖直段4111。当第一滑块413位于第二螺旋段4114时，第二滑块423位于第一螺旋段4112。这样，第一滑块413与第二滑块423在运动时始终位于第一环形滑槽4110上相对的位置，也就是使第一滑块413与第二滑块423的相位差为180度(以第一环形滑槽4110的相位为360°计)。这样，当第一行走足210为支撑足时，第二行走足310为行走足，当第一行走足210为行走足时，第二行走足为支撑足310。通过这种方式，实现第一行走足210与第二行走足310的交替支撑与前进，从而实现第一行走装置的运动。

为实现第一行走机构200和第二行走机构300的交替上升或下降，在一些实施方式中，请再次参阅图4，纵向传动组件420包括第二转轴421、第二凸轮422、第三滑块414以及第四滑块424。第二转轴421可带动第二凸轮422转动，第二转轴421的转动轴线位于纵向。

具体的，第二转轴421沿纵向转动设置并位于第一纵向轨道230与第二纵向轨道330之间，第二转轴421的一端转动设置于机架100，另一端可以与驱动机构形成传动，驱动机构可以是电机，第二转轴421转动时，带动第二凸轮422进行转动。

第二凸轮422绕设于第二转轴421，并与第二转轴421固连。第二凸轮422上开设有第二环形滑槽4220，第二环形滑槽4220大致位于第二凸轮422的中部。第二环形滑槽4220相对于第二转轴421的轴线倾斜设置，即第二环形滑槽4220在第二转轴421的轴线所在平面的投影形成的图形不为线段，而是一环状图案。

第三滑块414滑动的嵌设于第二环形滑槽4220内，且第三滑块414与第一横向滑轨240连接，具体地第三滑块414与第一行走机构200的第一纵向轨道230连接，当第二转轴421转动，第二凸轮422相应的转动，进而使得第三滑块414沿第二环形滑槽4220的延伸方向滑动，进而带动滑动连接于第一纵向轨道230的第一行走足210运动，实现第一行走足210的上升或下降。在一些实施方中，请参阅图7(图7中，c示出了第二凸轮4220在第一视角下的结构示意图，d示出了第二凸轮4220在第二视角下的结构示意图)，第二环形滑槽4220包括依次首尾连接的第一水平段4221、第三螺旋段4223、第二水平段4222以及第四螺旋段4224，第一水平段4221的所在平面、第二水平段4222的所在平面与第二转轴421的大致轴向垂直。

本实施方式中，作为一种示例，当第三滑块414位于第一水平段4221时，第三滑块414所连接的第一行走足210的第一步足211作为支撑足。当第三滑块414从第一水平段4221滑入第四螺旋段4224时，第一步足211由支撑足切换为行走足，具体的，当第三滑块414位于第三螺旋段4223时，第一步足211下降，切换为支撑足，当第三滑块414位于第二水平段4222时，第一步足211与机架10不产生纵向方向的运动。如此循环，从而实现第一步足211的上升与下降。

可以理解的是，第四滑块424与第三滑块414具有相同的结构以及安装方式，此处不再赘述，请参阅上述第三滑块414的描述。同时，当第四滑块424位于第一水平段4221时，第二行走足310为支撑足，当第四滑块424位于第四螺旋段4224时，第二行走足310抬升，切换为行走足，当第四滑块424位于第二水平段4222时，第二行走424足仅横向运动，当第四滑块424位于第三螺旋段4223时，第二行走足310下降，即切换为支撑足。如此循环，从而实现第二行走足310的间隔抬升与行走。

为了实现第一行走机构200与第二行走机构300交替的前进，第一行走足210与第二行走足310交替的成为支撑足，在一些实施方式中，当第三滑块414位于第一水平段4221时，第四滑块424位于第二水平段4222；当第三滑块414位于第三螺旋段4223时，第四滑块424位于第四螺旋段4224；当第三滑块414位于第二水平段4222时，第四滑块424位于第一水平段4221。当第三滑块414位于第四螺旋段4224时，第四滑块424位于第三螺旋段4223。这样，第三滑块414与第四滑块424在运动时位于第二环形滑槽4220上相对的位置，也就是使第三滑块414与第四滑块424的相位差为180度(以第二环形滑槽4220的相位为360°计)。这样，当第一行走足210为支撑足时，第二行走足310为行走足，当第一行走足210为行走足时，第二行走足310为支撑足。通过这种方式，实现第一行走足210与第二行走足310的交替抬升与下降，从而实现机器人行走机构10的运动。

并且，当第一滑块413位于第一竖直段4111时，第三滑块414位于位于第一水平段4221，此时，第一行走足210在第一滑块413与第三滑块414的作用下，第一行走足210作为支撑足进行横向运动。此时第二滑块423位于第二竖直段4113，第四滑块424位于第二水平段4222，此时，第二行走足310在第二滑块423和第四滑块424的作用下，作为行走足进行横向运动。

当第一滑块413位于第二螺旋段4114时，第三滑块414位于位于第四螺旋段4224，此时，第一行走足210在第一滑块413与第三滑块414的作用下，第一行走足210抬升，切换为行走足。此时第二滑块423位于第一螺旋段4112，第四滑块424位于第三螺旋段4223，此时，第二行走足310在第二滑块423和第四滑块424的作用下，第二行走足310下降，切换为支撑足。

当第一滑块413位于第二竖直段4113时，第三滑块414位于位于第二水平段4222，此时，第一行走足210在第一滑块413与第三滑块414的作用下进行横向运动。此时第二滑块423位于第一竖直段4111，第四滑块424位于第一水平段4221，此时，第二行走足310在第二滑块423和第四滑块424的作用下，进行横向运动。

当第一滑块413位于第一螺旋段4112时，第三滑块414位于位于第三螺旋段4223，此时，第一行走足210在第一滑块413与第三滑块414的作用下，第一行走足210下降，切换为支撑足。此时第二滑块423位于第二螺旋段4114，第四滑块424位于第四螺旋段4224，此时，第二行走足310在第二滑块423和第四滑块424的作用下抬升，切换为行走足。

通过设置横向传动组件410和纵向传动组件420，分别驱动第一行走足210和第二行走足310的横向以及纵向运动，实现第一行走足210与第二行走足310的交替抬升、前进，从而实现机器人行走机构10无关节的自铺轨自架桥式的运动。

在一些实施方式中，传动机构400可以设置多个动力输入机构分别驱动第一转轴411和第二转轴421。

本实施例中，请再次参阅图5，为将动力分别传递给横向传动组件410与纵向传动组件420，从而仅用一个动力输入实现第一凸轮412和第二凸轮422的同步运动，传动机构400还包括传动件430，传动件430用于与驱动机构形成传动，传动件430连接于横向传动组件410与纵向传动组件420之间。传动件430包括相互转动设置的第一连接部431与第二连接部432，并且第一连接部431与横向传动组件410传动配合，将动力传递至横向传动组件410。第二连接部432与纵向传动组件420传动配合，将动力传动至纵向传动组件420。第一连接部431与第二连接部432可以为两个同轴设置的齿轮，利用同一个转轴实现第一连接部431与第二连接部432的同时转动，可以提高传动效率。

在其他的一些实施方式中，还可以不设置传动件430，而是直接将驱动机构的输出轴直接与第一转轴411以及第二转轴421传动配合，并设置合理的传动比，实现动力的输入。

在一些实施方式中，由于第一转轴411与第二转轴421在空间上处于相互垂直的位置，为了将传动件430的动力平稳的传递给第一转轴411以及第二转轴421，因此，在一些实施方式中，横向传动组件410还可以包括第一齿轮413，第一齿轮413设置于第一转轴411，第一齿轮413与第一连接部431啮合实现传动，从而将动力传递给第一转轴411。本实施方式中，作为一种示例，第一齿轮413可以为锥齿轮，此时，第一连接部431同样为锥齿轮，这样第一转轴411与传动件430的轴线之间可以相互垂直设置。同样的，纵向传动组件420还可以包括第二齿轮423，第二齿轮423设置于第二转轴421，第二齿轮423与第二连接部432啮合，从而实现将动力传递给第二转轴421。第二齿轮423的转动轴线与传动件430的转动轴线可以平行设置。并且第二齿轮423与第二连接部432同样都可以为斜齿轮，斜齿轮在传动时具有啮合性好、重合度大等一些优点。

在其他的一些实施方式中，第一齿轮413与第二齿轮423以及第一连接部431与第二连接部432的齿轮形式还可以具有其他形式。在另外的一些实施方式中，还可以将第二转轴421的转动轴线设置成与传动件430的转动轴线相互垂直的位置，此时第一转轴411的转动轴线与传动件430的转动轴线相平行，同样能满足动力的传递。

在一些实施方式中，为了将动力传递给传动件430，传递机构400还可以包括动力轴440，并且还可以选择性的包括动力齿轮450。动力轴440一端与驱动部件的输出轴连接，另一端与传动件430连接，实现驱动传动件430转动的功能。动力轴440的转动轴线可以与传动件430的转动轴线相平行，且动力轴440与纵向传动组件420位于传动件430相对的两侧，相对的两侧通过传动件430进行连接，实现动力的输入。动力轴440通过动力齿轮450与第二连接部432连接，动力轴440将动力轴440的动力传递给传动件430。动力齿轮450同样可以为斜齿轮。

在另外的一些实施方式中，还可以不设置动力齿轮450，而是将动力轴440直接与传动件430进行连接，同样可以实现动力的输入。

为了实现将动力输入轴的轴线设置于第一行走机构200以及第二行走机构300的中心，提高第一行走足210和第二行走足310在行走时的稳定性，可以将第一齿轮413与第一连接部431、第二齿轮423与第二连接部432的传动比进行调整。此处的中心是指第一行走机构200与第二行走机构300的对称线上的某一点。本实施方式中，作为一种示例，其各组齿轮的传动比可以为：第二连接部432：第二齿轮423＝20:33，为了使第一凸轮412与第二凸轮422的转动完全同步，因此第一连接部431：第一齿轮413＝20:33，且动力齿轮450：第二连接部423＝9:10。

可以理解的是，在其他的一些实施方式中，各组齿轮的传动比还可以为其他的一些形式，并不仅限于本实施例提供的传动比。

在一些实施方式中，为实现在第一行走装置10的匀速行走，可以将第一滑块413以及第三滑块423在第一竖直段4111内的运动设置为匀速运动，从而实现第一行走装置10的匀速行走。为便于理解，请参阅图8，假设第一凸轮412上有A、B、C、D、E、F、G、H八个点，即第一凸轮412被分为八个段；假设第二凸轮422上有a、b、c、d、e、f、g、h八个点，即第二凸轮422被分为八个段。此处以第一行走机构200为例，当第一滑块413位于第A-B-C-D段时，相应的第三滑块414位于a-b-c-d段，该时段第一步足211处于着地状态，并且相对机身100匀速运动。当第一滑块413位于D-E-F-G-H-A段时，相应的第三滑块414位于d-e-f-g-h-a段，此时段，第一步足211先抬升，切换为行走足，并且在悬空状态下实现横向运动，再下降，切换为支撑足。从而实现第一行走机构10的匀速行走。

为实现机器人1000的匀速行走，在一些实施方式中，第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40按预定时序和预定周期依次进行行走足和支撑足的交替。可以理解的是，由于每一个行走装置包括第一行走足210和第二行走足220，因此机器人1000包括八个足，由图8可以看出，每次行走足和支撑足的交替时间为1/8周期。其中周期是指：一个行走装置上的第一行走机构200或者第二行走机构300从第一次切换为支撑足到下一次再切换为支撑足的时间，或者是从第一次切换为行走足到下一次切换为行走足的时间。

由于每次行走足和支撑足的交替时间为1/8周期，为实现机器人1000的行走，并向四组行走装置提供行走动力。在一些实施方式中，请一并参阅图1与图9，机器人还可以包括动力装置60。动力装置包括动力源61、四组动力输入臂62以及连杆架63。连杆架63一端连接动力源输出轴，另一端与动力输入臂62连接，动力臂62上开设有键槽620，本实施方式中，作为一种示例，由于仅包括一个动力源61，因此四组行走装置具有相同的运动。为实现四组行走装置的交替行走，只需将动力输入臂62上开设键槽620的相位进行设置即可。由于支撑足和行走足的交替时间为1/8周期，且一个行走装置上的第一行走机构200与第二行走机构300的相位相差180度，且第一齿轮与第一连接部的传动比为33:20，第二齿轮与第二连接部的传动比为33:20，且动力齿轮450：第二连接部423＝9:10，因此四组动力输入臂的相位差为(360/8)*(33/20)X(10/9)＝82.5度。

为便于理解机器人的行走方式，请参阅图10，由于机器人1000的每个第一行走机构200以及第二行走机构300具有相同的运动轨迹，因此，在空间上，我们将第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40所包含的四个第一步足210命名为左脚1、2、3、4，四个第二步足310命名为右脚5、6、7、8，由于行走足和支撑足的切换时间为1/8个周期，将每个行走足的行走轨迹(如图8所示)进行合成，可以的到八只行走组的时序图，如图11。图11中，以第一行走机构200为例(第二行走机构300与第一行走机构200行走原理相同，仅是相位相差180度)，Aa表示第一滑块413位于第一凸轮412上的A位置，第三滑块423位于第二凸轮422上的a位置，可以理解的是，相当于此时第一行走机构200位于传动机构400的Aa位置。相应的，Bb、Cc、Dd、Ee、Ff、Gg、Hh与Aa表示第一行走机构200位于传动机构的Bb、Cc、Dd、Ee、Ff、Gg、Hh位置。纵向表示第一步足211在纵向方向的运动情况，横向表示第一步足211在横向方向的运动情况。由图8中的波形图可以看出，在Aa-Dd时，第一行走机构200在纵向处于最低点，也就是支撑于地面，在横向进行匀速运动。在Dd-Aa，第一行走机构200先抬腿，切换为行走足，然后在Ff-Gg进行横向的匀度运动，再下降至Aa时，接触地面，切换为支撑足。请参阅图11，从时序图中，我们可以得出，在同一时刻，至少有三只行走足支撑着地，至多有四只行走足支撑着地，支撑机器人1000，并且，支撑足都是处于A-B-C-D段，即第一竖直段4111，亦为匀速运动段。例如，在时刻T1，该时刻，四个第一步足1、2、3、4着地，第一步足1准备抬脚，第二步足5准备着地；至T2时刻时，第一步足2、3、4，第二步足5着地(即作为支撑足)，第一步足2准备抬脚(即上升切换为行走足)，第二步足6准备着地，如此循环的运动，实现机器人1000的匀速行走运动。

在一些实施方式中，为实现机器人1000的转向功能，机器人1000还可以包括转向机构(图中未示出)，用于实现机器人1000的转向。

综上，本申请提供的机器人1000，通过设置横向传动组件410以及纵向传动420组件，实现第一行走机构200和第二行走机构300的交替作为行走足以及支撑足，实现机器人1000的行走。通过对四组行走装置进行时序控制，并且配合第一凸轮412、第二凸轮422实现支撑足的匀速运动，从而实现机器人1000的匀速运动。

本申请还提出了一种机器人1000的行走方法，

请一并参阅图1与图11，该方法包括：

第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40中的至少三者同时具有一个支撑足形成支撑，具有一个行走足进行行走；

且在同一时刻，第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40中仅有一者进行行走足和支撑足的交替。例如，本实施例中：

步骤S110：

Aa时刻，左脚1、右脚6、7、8着地，左脚1刚下降到最低点，切换为支撑足，右脚6即将抬腿上升，切换为行走足，右脚7、8支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S120：

Bb时刻，左脚1、2、右脚7、8着地，左脚2刚下降到最低点，切换为支撑足，右脚7即将抬腿，切换为行走足，左脚1、右脚8支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S130：

Cc时刻，左脚1、2、3、右脚8着地，左脚3刚下降到最低点，切换为支撑足，右脚8即将抬腿，切换为行走足，左脚1、2支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S140：

Dd时刻，左脚1、2、3、4着地，左脚4刚下降到最低点，切换为支撑足，左脚1即将抬腿，切换为行走足，左脚2、3支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S150：

Ee时刻，左脚2、3、4右脚5着地，右脚5刚下降到最低点，切换为支撑足，左脚2即将抬腿，切换为行走足，左脚3、4支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S160：

Ff时刻，左脚3、4右脚5、6着地，右脚6刚下降到最低点，切换为支撑足，左脚3即将抬腿，切换为行走足，左脚4、右脚5支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S170：

Gg时刻，左脚4右脚5、6、7着地，右脚7刚下降到最低点，切换为支撑足，左脚4即将抬腿，切换为行走足，右脚5、6支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S180：

Hh时刻，右脚5、6、7、8着地，右脚8刚下降到最低点，切换为支撑足，右脚5即将抬腿，切换为行走足，右脚6、7支撑于地面并横向匀速运动。

步骤S190：

Aa时刻，左脚1、右脚6、7、8着地，左脚1刚下降到最低点，切换为支撑足，右脚6即将抬腿上升，切换为行走足，右脚7、8支撑于地面并横向匀速运动。

可以理解的是，由步骤S110至步骤S190进行了一个周期的运动，并且在一个周期内机器人1000匀速运动，且在同一时刻，第一行走装置10、第二行走装置20、第三行走装置30以及第四行走装置40中仅有一者进行行走足和支撑足的交替。循环上述周期，即可使得机器人1000持续进行匀速运动。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括机身、第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置，所述第一行走装置和第二行走装置对称的分布于所述机身的两侧，所述第三行走装置和第四行走装置对称的分布于所述机身的两侧，所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置中每个包括第一行走足和第二行走足，所述第一行走足和所述第二行走足交替的作为行走足或支撑足；

所述机器人行走时：所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置中的至少三者同时具有一个支撑足和一个行走足，且在同一时刻，所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置中仅有一者进行行走足和支撑足的交替。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置按预定时序和预定周期依次进行行走足和支撑足的交替，且每次行走足和支撑足的交替时间为1/8所述预定周期。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置中每个包括：

机架；

第一行走机构，所述第一行走机构包括第一行走足、第一横向轨道以及第一纵向轨道，所述第一横向轨道和所述第一纵向轨道设置于所述机架，所述第一行走足滑动的设置于所述第一横向轨道以及所述第一纵向轨道；以及

第二行走机构，所述第二行走机构包括第二行走足、第二横向轨道以及第二纵向轨道，所述第二横向轨道和所述第二纵向轨道设置于所述机架，所述第二行走足滑动的设置于所述第二横向轨道以及所述第二纵向轨道。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括传动机构，所述传动机构设置于所述机身，所述传动机构包括横向传动组件和纵向传动组件，所述纵向传动组件连接所述第一行走机构以及所述第二行走机构，以使得所述第一行走机构与所述第二行走机构分别沿第一纵向轨道和第二纵向轨道交替的上升作为行走足，或者下降作为支撑足；

所述横向传动组件连接所述第一行走机构以及所述第二行走机构，以使作为行走足的第一行走足沿第一横向轨道滑动前进，或者，使作为行走足的第二行走足沿第二横向轨道滑动前进。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述传动机构还包括传动件，所述传动件包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述横向传动组件传动配合，所述第二连接部与所述纵向传动组件传动配合，所述传动件用于与驱动机构形成传动。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述横向传动组件包括第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一连接部啮合，所述纵向传动组件包括第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二连接部啮合。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述第一齿轮与所述第一连接部的传动比为33:20，所述第二齿轮与所述第二连接部的传动比为33:20。

8.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述第一纵向轨道以及所述第二纵向轨道安装于所述机架，所述第一横向轨道滑动设置于所述第一纵向轨道，所述第二横向轨道滑动设置于所述第二纵向轨道，所述第一行走足滑动设置于所述第一横向轨道，所述第二行走足滑动设置所述第二横向轨道。

9.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述横向传动组件包括第一转轴、第一凸轮、第一滑块以及第二滑块，所述第一转轴沿横向转动设置并位于所述第一横向轨道与所述第二横向轨道之间，所述第一凸轮绕设于所述第一转轴，所述第一凸轮上开设有第一环形滑槽，所述第一环形滑槽相对于所述第一转轴的轴线倾斜设置，所述第一滑块与所述第一行走机构连接，并滑动设置于所述第一环形滑槽内，所述第二滑块与所述第二行走机构连接，并滑动设置于所述第一环形滑槽内。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述第一环形滑槽包括首尾连接的第一竖直段、第一螺旋段、第二竖直段以及第二螺旋段，所述第一竖直段的所在平面、第二竖直段的所在平面与所述第一转轴的轴向垂直，当所述第一滑块位于第一竖直段、第一螺旋段、第二竖直段以及第二螺旋段时，所述第二滑块分别位于第二竖直段、第二螺旋段、第一竖直段以及第一螺旋段。

11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，当所述第一滑块位于所述第一螺旋段时，所述第一行走足由行走足切换为支撑足，当所述第一滑块位于所述第二螺旋段时，所述第一行走足由支撑足切换为行走足。

12.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述纵向传动组件包括第二转轴、第二凸轮、第三滑块以及第四滑块，所述第二转轴沿纵向转动设置并位于所述第一纵向轨道与所述第二纵向轨道之间，所述第二凸轮绕设于所述第二转轴，所述第二凸轮上开设有第二环形滑槽，所述第二环形滑槽相对于所述第二转轴的轴线倾斜设置，所述第三滑块与所述第一行走机构连接，并滑动设置于所述第二环形滑槽内，所述第四滑块与所述第二行走机构连接，并滑动设置于所述第二环形滑槽内。

13.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述第二环形凹槽包括首尾连接的第一水平段、第三螺旋段、第二水平段以及第四螺旋段，所述第一水平段的所在平面、第二水平段的所在平面与所述第二转轴的轴向垂直，当所述第三滑块位于第一水平段、第三螺旋段、第二水平段以及第四螺旋段时，所述第四滑块位于第二水平段、第四螺旋段、第一水平段以及第三螺旋段。

14.根据权利要求13所述的机器人，其特征在于，当所述第三滑块位于所述第一水平段时，所述第一行走足由行走足切换为支撑足，当所述第一滑块位于所述第三螺旋段时，所述第一行走足由支撑足切换为行走足。

15.根据权利要求14所述的机器人，其特征在于，当所述第一滑块位于所述第一匀速段、所述第一螺旋段、所述第二匀速段、所述第二螺旋段时，所述第三滑块位于所述第一水平段、所述三螺旋段、所述第二水平段、所述第四螺旋段，当所述第二滑块位于所述第一匀速段、所述第一螺旋段、所述第二匀速段、所述第二螺旋段时，所述第四滑块位于所述第一水平段、所述第三螺旋段、所述第二水平段、所述第四螺旋段。

16.一种机器人的行走方法，其特征在于，所述机器人包括：

机身、第一行走装置、第二行走装置、第三行走装置以及第四行走装置，所述第一行走装置和第二行走装置对称的分布于所述机身的两侧，所述第三行走装置和第四行走装置对称的分布于所述机身的两侧，所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置中每个包括第一行走足和第二行走足，所述第一行走足和所述第二行走足交替的作为行走足或支撑足；

所述方法包括：

所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置中的至少三者同时具有一个支撑足形成支撑，具有一个行走足进行行走；

且在同一时刻，所述第一行走装置、所述第二行走装置、所述第三行走装置以及所述第四行走装置中仅有一者进行行走足和支撑足的交替。

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