CN111483533A - 一种可变构型的全向移动仿生四足机器人 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，包括基座、驱动机构和传动机构，所述基座上圆周设置有四套传动支链，所述驱动机构通过传动机构同时驱动每套传动支链开闭动作；相邻两个传动支链端部设置有杆件，相邻两个杆件端部活动链接，形成机械腿，通过各传动支链的配合，使各机械腿末端可以向任意方向运动，能够根据需要调整机器人躯干尺寸，从而穿过狭窄的缝隙或孔洞，并且四肢可以全向移动，能够很方便地实现前、后、左、右全向运动。
Description
技术领域
本公开属于机器人技术领域，具体涉及一种可变构型的全向移动仿生四足机器人。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
四足机器人与轮式、履带式等移动机器人相比在粗糙地形中具有更好的适应能力，与双足、六足等腿足机器人相比又兼顾了运动的稳定性和结构/控制的复杂性，有望成为新一代适用于复杂环境中的移动平台。但是据发明人了解，现有的四足机器人仍然存在一些问题，第一，现有的四足机器人大多采用刚性躯干，少数柔性躯干只能产生弯曲/伸展运动，不能产生缩放变形，无法通过宽度超过身体的缝隙或孔洞；第二，大多四足机器人转向不够灵活，难以实现原地转向或后退。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，本公开能够根据需要调整机器人躯干尺寸，从而穿过狭窄的缝隙或孔洞，并且四肢可以全向移动，能够很方便地实现前、后、左、右全向运动。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，包括基座、驱动机构和传动机构，所述基座上圆周设置有四套传动支链，所述驱动机构通过传动机构同时驱动每套传动支链开闭动作；
相邻两个传动支链端部设置有杆件，相邻两个杆件端部活动连接，形成机械腿，通过各传动支链的配合，使各机械腿末端可以向任意方向运动。
作为可选择的实施方式，所述传动支链均包括从动锥齿轮、转轴、连杆和带座轴承，带座轴承与基座固定连接，所述转轴与所述带座轴承可转动连接，从动锥齿轮与所述转轴均固定连接，所述连杆的一端与所述转轴连接。
作为可选择的实施方式，所述传动支链沿所述基座圆周均匀布设，且各传动支链结构一致。
作为可选择的实施方式，相邻的转轴相互垂直。
作为可选择的实施方式，所述驱动机构包括直流电机和电机安装板，所述电机安装板固定于所述带座轴承上端，所述电机安装板上固定直流电机。
作为可选择的实施方式，所述传动机构包括主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与直流电机的输出轴固定连接，主动锥齿轮分别与各个从动锥齿轮啮合。
作为可选择的实施方式，所述杆件包括套接的导套和推杆，且导套和推杆之间可伸缩运动。
作为进一步的限定，所述导套的一端通过第一铰链座与相应的连杆连接，推杆的一端与第二铰链座活动连接，且相邻的杆件的推杆端部，连接在同一第二铰链座上。
作为可选择的实施方式，所述机械腿末端设置有弹性件。
作为可选择的实施方式，所述机械腿由相邻的两个传动支链并联控制。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开机器人的腿部结构采用并联驱动形式，每个足端由相邻的传动支链驱动，使每条机械腿既可以实现前后运动，还可以同时实现左右运动；提高了四足机器人的越障能力，通过躯干缩放变形，可以调节四足机器人的左右腿间距、前后腿间距、躯干离地高度，使其能够更好地应对缝隙、沟壑、台阶等障碍物。
提高了四足机器人的运动能力，机器人采用完全对称设计，每条腿均可以实现全向摆动，使四足机器人可以实现全向运动，即原地实现转向、倒退等运动。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开的可变构型的全向移动仿生四足机器人外形图；
图2是本公开的躯干部分示意图；
图3是本公开的四足机器人第一状态示意图；
图4是本公开的四足机器人第二状态示意图。
其中，1、连杆，2、直流电机，3、电机安装板，4、带座轴承，5、第一铰链座，6、铰链销，7、导套，8、推杆，9、第二铰链座，10、橡胶球，11、主动锥齿轮，12、从动锥齿轮，13、螺栓，14、转轴，15、基座。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
如图1所示，一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，包括躯干部分和腿部部分。当然，为了保证示出部分清楚，且机器人整体为对称结构，某些部件在图中未示出。
如图2所示，躯干部分包括一基座15，所述基座15上圆周均匀设置有四套传动支链，作为驱动器。每套传动支链包括从动锥齿轮12、转轴14、连杆1和带座轴承4，各带座轴承4与基座15固定连接，各带座轴承4均与单独的一转轴14可转动连接，相邻的转轴14之间相互垂直。
转轴14朝向基座15的一端上设置有从动锥齿轮12和连杆1，连杆1跟随转轴14的转动而转动，各从动锥齿轮12均与同一主动锥齿轮11连接。
电机安装板3具有至少四个延展部，每个延展部分别与各带座轴承4固定连接，在本实施例中，通过螺栓13固定连接。
当然，在其他实施例中，可以采用焊接等其他固定连接方式。
直流电机2与电机安装板3固定连接，主动锥齿轮11与电机输出轴固定连接，主动锥齿轮11分别与各个从动锥齿轮12啮合。也就是说，当直流电机2转动时，各个从动锥齿轮12以相同的速度转动。
连杆1具有一定长度，且向基座15外侧伸展。每个连杆1的一端部与相应的转轴14连接，另一端部通过第一铰链座5与两个导套7连接。每个导套7均与一推杆8可活动连接。导套7和相应推杆8套接，两者之间可伸缩。
相邻两个连杆1对应推杆8的另一端通过第二铰链座9连接在一起。第二铰链座9的下端还可以设置橡胶球10或万向轮。
导套7和第一铰链座5之间可以通过铰链销6可拆卸连接，当然，推杆8和第二铰链座9之间也可以通过铰链销6可拆卸连接。
连杆1与第一铰链座5活动连接，第一铰链座5与导套7活动连接，两个转轴14相互垂直。推杆8与第二铰链座9活动连接，推杆8与导套7之间可产生单方向伸缩运动，橡胶球10与第二铰链座9固定连接。
每个腿(足)部由两套驱动器并联驱动，通过两个传动支链的配合，腿(足)末端可以向任意方向运动，如图3、图4所示。即每条腿既可以实现前后运动，还可以同时实现左右运动。提高了四足机器人的越障能力，通过躯干缩放变形，可以调节四足机器人的左右腿间距、前后腿间距、躯干离地高度，使其能够更好地应对缝隙、沟壑、台阶等障碍物；提高了四足机器人的运动能力，机器人采用完全对称设计，每条腿均可以实现全向摆动，使四足机器人可以实现全向运动，即原地实现转向、倒退等运动。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：包括基座、驱动机构和传动机构，所述基座上圆周设置有四套传动支链，所述驱动机构通过传动机构同时驱动每套传动支链开闭动作；
相邻两个传动支链端部设置有杆件，相邻两个杆件端部活动链接，形成机械腿，通过各传动支链的配合，使各机械腿末端可以向任意方向运动。
2.如权利要求1所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述传动支链均包括从动锥齿轮、转轴、连杆和带座轴承，带座轴承与基座固定连接，所述转轴与所述带座轴承可转动连接，从动锥齿轮与所述转轴均固定连接，所述连杆的一端与所述转轴连接。
3.如权利要求1所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述传动支链沿所述基座圆周均匀布设，且各传动支链结构一致。
4.如权利要求2所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：相邻的转轴相互垂直。
5.如权利要求2所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述驱动机构包括直流电机和电机安装板，所述电机安装板固定于所述带座轴承上端，所述电机安装板上固定直流电机。
6.如权利要求1或2所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述传动机构包括主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与直流电机的输出轴固定连接，主动锥齿轮分别与各个从动锥齿轮啮合。
7.如权利要求1所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述杆件包括套接的导套和推杆，且导套和推杆之间可伸缩运动。
8.如权利要求7所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述导套的一端通过第一铰链座与相应的连杆连接，推杆的一端与第二铰链座活动连接，且相邻的杆件的推杆端部，连接在同一第二铰链座上。
9.如权利要求1-8中任一项所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述机械腿末端设置有弹性件。
10.如权利要求1-8中任一项所述的一种可变构型的全向移动仿生四足机器人，其特征是：所述机械腿由相邻的两个传动支链并联控制。
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