CN113581317A - 一种仿生六足机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生六足机器人，其包括机身部件以及均匀设置在所述机身部件上的六条机械腿，所述机身部件包括顶板、底板以及设置在所述顶板和底板之间的支撑杆，所述顶板上均匀地设置有六个支承轴，所述底板上均匀地设置有六个与所述支承轴对应的轴承，所述机械腿包括：固定基座；腿部基座，在水平面内转动；第一驱动件，设置于固定基座，并驱动腿部基座转动；连杆组件，与腿部基座转动连接；腿部，与连杆组件转动连接；第二驱动件，设置于腿部基座，且与连杆组件连接以驱动腿部沿水平方向移动；第三驱动件，与连杆组件连接以驱动腿部沿竖直方向移动。本发明构建了一种具有高承载能力且行走稳定的仿生六足机器人，且提高了机械腿的工作空间。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及的是一种仿生六足机器人。
背景技术
目前继工业机器人、协作机器人成熟和推广之后，各大著名高校研究机构以及企业开始移动机器人的研究投入了极大的人力和物力。
现有的足式机器人主要作用还寓教于乐，还是处于各大研究机构的实验室研究当中，其中很重要的一个原因就是足式机器人的负载能力较低，同时行走的稳定性还达不到实用阶段的要求。并且现有足式机器人的机械腿多为并联机构，并联机构具有工作空间小的问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种仿生六足机器人，旨在解决现有技术足式机器人负载能力低、行走稳定性差以及机械腿工作空间小的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种仿生六足机器人，其中，包括机身部件以及均匀设置在所述机身部件上的六条机械腿，所述机身部件包括顶板、底板以及设置在所述顶板和底板之间的支撑杆，所述顶板上均匀地设置有六个支承轴，所述底板上均匀地设置有六个与所述支承轴对应的轴承，每个支承轴与其对应的轴承组成一条机械腿的安装位；所述机械腿包括：
固定基座；
腿部基座，与所述固定基座转动连接，且所述腿部基座在水平面内转动；
第一驱动件，设置于所述固定基座，并用于驱动所述腿部基座转动；
连杆组件，与所述腿部基座转动连接；
腿部，与所述连杆组件转动连接；
第二驱动件，设置于所述腿部基座，且与所述连杆组件连接以驱动所述腿部沿水平方向移动；
第三驱动件，设置于所述腿部基座，且与所述连杆组件连接以驱动所述腿部沿竖直方向移动。
所述的仿生六足机器人，其中，所述腿部基座的上端设置有与所述支承轴转动连接的轴孔；所述腿部基座的中间部位设置有与所述轴承转动连接的轴凸。
所述的仿生六足机器人，其中，底板上设置有与所述固定基座底部适配的滑槽，所述滑槽的长度大于所述固定基座底部的长度，所述固定基座安装在所述底板的滑槽内。
所述的仿生六足机器人，其中，所述滑槽靠近腿部的一端设置有用于调节固定基座在所述滑槽内移动的距离调节块，所述距离调节块上安装有调节螺钉。
所述的仿生六足机器人，其中，所述连杆组件包括：
第一滑块，与所述腿部基座沿竖直方向滑动连接，且与所述第二驱动件的输出轴连接；
第二滑块，与所述腿部基座沿水平方向滑动连接，且与所述第三驱动件的输出轴连接；
第一连杆和第二连杆，所述第二滑块、所述第一连杆、所述第二连杆以及所述腿部依次转动连接；
第三连杆和第四连杆，所述第一连杆、所述第三连杆、所述第四连杆以及所述腿部依次转动连接；
第五连杆，一端与所述第一滑块转动连接，另一端与所述第二连杆的中部转动连接；
其中，所述第三连杆与所述第四连杆连接的一端与所述腿部基座转动连接。
所述的仿生六足机器人，其中，
所述第五连杆为弧形连杆，所述弧形连杆向所述腿部凸出。
所述的仿生六足机器人，其中，
所述第二连杆和所述第四连杆连接在所述腿部的不同位置；
所述第三连杆平行于所述腿部；
所述第二连杆平行于所述第四连杆。
所述的仿生六足机器人，其中，所述第一驱动件与所述腿部基座通过同步组件连接；所述同步组件包括：
主同步带轮，与所述固定基座转动连接，且与所述第一驱动件的输出轴连接；
从同步带轮，与所述固定基座转动连接，且与所述腿部基座连接；
同步带，环绕所述主同步带和所述从同步带设置。
所述的仿生六足机器人，其中，
所述第一驱动件的输出轴通过减速组件与所述主同步带轮连接。
所述的仿生六足机器人，其中，所述减速组件包括：
齿轮，与所述第一驱动件的输出轴连接；
减速机，设置于所述固定基座，且与所述主同步带轮连接；
过渡法兰，两端分别连接第一驱动件和所述减速机。
有益效果：与现有技术相比，本发明通过在机身部件上安装六条机械腿，构建了一种具有高承载能力且行走稳定的仿生六足机器人，该机器人可以用于现实生活中的抢险救灾活动；同时本发明还通过第一驱动件、第二驱动件以及第三驱动件驱动腿部在上下左右前后六个方向上的移动，提高了机械腿的工作空间，让所述仿生机器人具有更大的活动范围。
附图说明
图1是本发明中一种仿生六足机器人的爆炸示意图。
图2为本发明一种仿生六足机器人的立体结构示意图。
图3是本发明中机械腿的侧视图。
图4是本发明中机械腿的立体图。
图5是本发明中机械腿的剖视图。
图6是本发明中连杆组件的结构示意图。
图7是本发明中减速组件的结构示意图。
图8是本发明中减速组件的爆炸图。
附图标记说明：
100、机身部件；101、机械腿；110、顶板；111、支承轴；112、轴孔；120、底板；113、轴承；114、滑槽；115、距离调节块；116、调节螺钉；117、轴凸；130、支撑杆；140、通孔；1、固定基座；11、第一驱动件；12、同步组件；121、主同步带轮；122、从同步带轮；123、同步带；13、减速组件；131、齿轮；132、减速机；133、过渡法兰；2、腿部基座；21、第二驱动件；22、第三驱动件；3、连杆组件；31、第一滑块；32、第二滑块；33、第一连杆；34、第二连杆；35、第三连杆；36、第四连杆；37、第五连杆；4、腿部；41、足垫。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请同时参阅图1-图8，本发明提供了一种仿生六足机器人的一些实施例。
如图1-图4所示，本发明提供仿生六足机器人包括机身部件100以及均匀设置在所述机身部件100上的六条机械腿101，所述机身部件100包括顶板110、底板120以及设置在所述顶板110和底板120之间的支撑杆130，所述顶板110上均匀地设置有六个支承轴111，所述底板120上均匀地设置有六个与所述支承轴111对应的轴承113，每个支承轴111与其对应的轴承113组成一条机械腿110的安装位；所述机械腿110包括：
固定基座1；
腿部基座2，与所述固定基座1转动连接，且所述腿部基座2在水平面内转动；
第一驱动件11，设置于所述固定基座1，并用于驱动所述腿部基座2转动；
连杆组件3，与所述腿部基座2滑动连接；
腿部4，与所述连杆组件3转动连接；
第二驱动件21，设置于所述腿部基座2，且与所述连杆组件3连接以驱动所述腿部4沿水平方向移动；
第三驱动件22，设置于所述腿部基座2，且与所述连杆组件3连接以驱动所述腿部4沿竖直方向移动。
在本实施例中，所述顶板110和底板120可以为圆形、六边形等形状，但不限于此。如图1-2所示，本实施例以外型为六边形且中间设置有通孔140的顶板110和底板120为例，所述顶板110和所述底板120之间设置有10根支撑杆，其中，6根支撑杆分别位于顶板和底板的六条边的中间位置，剩余4根支撑杆均匀地位于所述通孔140周边。在本实施例中，所述支撑杆130的上下两端通过螺纹紧固件分别与所述顶板110和底板120连接，所述支撑杆130起到支撑作用，这样顶板110、底板120以及支撑杆130就组成了机身部件的主要受力框架结构，所述仿生六足机器人的负载主要是由这个受力框架结构承受。
在本实施例中，所述底板120上设置有与所述固定基座1底部适配的滑槽114，所述滑槽114的长度大于所述固定基座1底部的长度，所述固定基座1安装在所述底板120的滑槽114内。如图1所示，所述滑槽114靠近腿部4的一端设置有用于调节所述固定基座在滑槽114内移动的距离调节块115，所述距离调节块115上安装有调节螺钉116。
在本实例中，所述六个支承轴111设置在所述顶板的六边形顶点上，对应的所述六个轴承113设置在所述底板的六边形顶点上，相应地，如图1-2所示，所述腿部基座2的上端设置有与所述支承轴111转动连接的轴孔112；所述腿部基座2的中间部位设置有与所述轴承113转动连接的轴凸117。
在本实施例中，将所述机械腿110安装在所述机身部件100的过程包括：将所述固定基底1放置在所述滑槽114内，通过所述固定基座1上的螺钉将所述固定基座1限定在所述滑槽114内，同时通过所述距离调节块115上的调节螺钉116将所述固定基座1抵持在所述滑槽114内，通过调节所述调节螺钉116的旋进长度可使所述固定基座1在滑槽114内移动。
在机械腿110安装过程中，将所述腿部基座2上的轴孔112安装在所述顶板的支承轴111上，同时将所述腿部基座2上的轴凸117插入到所述底板上的轴承113内，以实现所述腿部基座2与所述顶板和底板的转动连接。
在本实施例中，在将所述机械腿110安装在所述机身部件100后，在第一驱动件11的驱动作用下，腿部基座2与固定基座1转动连接，且腿部基座2可以在水平面内转动，从而带动腿部4沿前后两个方向移动。在第二驱动件21的驱动作用下，连杆组件3可相对腿部基座2转动，并带动腿部4沿左右两个方向(属于水平方向)移动。在第三驱动件22的驱动作用下，连杆组件3可相对腿部基座2转动，并带动腿部4沿上下两个方向(也即竖直方向)移动。因此，通过第一驱动件11、第二驱动件21以及第三驱动件22驱动腿部4在上下左右前后六个方向上的移动，提高了机械腿的工作空间。
在本实施例中，所述仿生六足机器人主要由机身部件和机械腿这两大部分组成，共有12个自由度，每条机械腿有3个自由度。机身部件有6个自由度，可以实现XYZ三个方向的平动以及绕XYZ三个轴的转动。本发明采用三个驱动件实现机械腿的活动，具有结构简单、运动控制容易、机构拓扑简单的有益效果，从而减小足式机器人研制的难度和成本。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图5-图6所示，所述连杆组件3包括：
第一滑块31，与所述腿部基座2沿竖直方向滑动连接，且与所述第二驱动件21的输出轴连接；
第二滑块32，与所述腿部基座2沿水平方向滑动连接，且与所述第三驱动件22的输出轴连接；
第一连杆33和第二连杆34，所述第二滑块32、所述第一连杆33、所述第二连杆34以及所述腿部4依次转动连接；
第三连杆35和第四连杆36，所述第一连杆33、所述第三连杆35、所述第四连杆36以及所述腿部4依次转动连接；
第五连杆37，一端与所述第一滑块31转动连接，另一端与所述第二连杆34的中部转动连接；
其中，所述第三连杆35与所述第四连杆36连接的一端与所述腿部基座2转动连接。
具体地，腿部基座2上设置有与第一滑块31适配的第一滑轨，第一滑块31沿第一滑轨滑动，第一滑轨沿竖直方向上延伸设置，腿部基座2上设置有与第二滑块32适配的第二滑轨，第二滑块32沿第二滑轨滑动，第二滑轨沿水平方向上延伸设置。
为了通过连杆组件3的相对腿部基座2的转动实现腿部4分别在竖直方向和水平方向上的移动，连杆组件3形成伸缩网格的形式，第二连杆34、第三连杆35、第四连杆36以及腿部4的顶端围绕形成四边形网格，四边形网格可以变形进行伸缩，也就是说，通过连杆组件3的伸缩实现腿部基座2沿左右两个方向的移动。第五连杆37的一端与所述第一滑块31转动连接，第五连杆37的另一端与所述第二连杆34的中部转动连接，第二驱动件21可驱动第一滑块31沿竖直方向滑动，从而使得四变形网格变形，带动腿部4沿左右两个方向移动。具体地，在第二驱动件21驱动第一滑块31滑动时，第一连杆33和第三连杆35不动，第五连杆37推动第二连杆34移动，具体地，推动第二连杆34绕第一连杆33转动，从而带动第四连杆36绕第三连杆35(或腿部基座2)转动，使得腿部4沿左右两个方向移动。
第三连杆35和第四连杆36连接的一端与腿部基座2转动连接，也就是说，腿部4通过连杆组件3与腿部基座2转动连接，从而实现腿部4沿上下两个方向的移动。
第二连杆34与第三连杆35的连接的一端与第一连杆33转动连接，第三驱动件22可驱动第二滑块32沿水平方向滑动，从而带动连杆组件3相对腿部基座2转动，并带动腿部4沿上下两个方向移动。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图5-图6所示，所述第五连杆37为弧形连杆，所述弧形连杆向所述腿部4凸出。
具体地，第五连杆37为弧形连杆，且弧形连杆向腿部4所在的一侧凸出。在，第五连杆37推动第二连杆34，并使四边形网格变形时，采用弧形连杆可以更容易地推动第二连杆34转动。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图5-图6所示，所述第二连杆34和所述第四连杆36连接在所述腿部4的不同位置；
所述第三连杆35平行于所述腿部4；
所述第二连杆34平行于所述第四连杆36。
具体地，为了便于控制腿部4的移动，网格采用平行四边形网络，则第二连杆34平行于第四连杆36，第三连杆35平行于腿部4，从而便于控制腿部4移动的方向和距离。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图5-图6所示，所述第二驱动件21和所述第三驱动件22均为直线驱动件。
具体地，第二驱动件21采用直线驱动件，例如，直线电机，从而驱动第一滑块31沿直线滑动。第三驱动件22采用直线驱动件，例如，直线电机，从而驱动第二滑块32沿直线滑动。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图5-图6所示，所述第一驱动件11与所述腿部基座2通过同步组件12连接；所述同步组件12包括：
主同步带轮121，与所述固定基座1转动连接，且与所述第一驱动件11的输出轴连接；
从同步带轮122，与所述固定基座1转动连接，且与所述腿部基座2连接；
同步带123，环绕所述主同步带123和所述从同步带123设置。
具体地，固定基座1上设置有同步组件12，第一驱动件11与同步组件12连接，且腿部基座2与同步组件12连接，通过同步组件12使得第一驱动件11驱动腿部基座2在水平面内转动，从而带动腿部4沿前后两个方向移动。第一驱动件11的输出轴与主同步带轮121连接，从而可以驱动主同步带轮121转动。主同步带轮121通过同步带123与从同步带轮122连接，从而主同步带轮121转动时带动从同步带轮122转动，腿部基座2与从同步带轮122连接，在从同步带轮122转动时，腿部基座2也会转动，则带动腿部4转动，也就改变腿部4的在前后两个方向上的位置。更具体的讲，所述从同步带轮122与腿部基座2上的轴凸117固定连接，在从同步带轮122转动时，轴凸2也会转动，并带动腿部基座2转动。
在本实施例中，通过调节所述距离调节块115上的调节螺钉116的旋进长度可使所述固定基座1在滑槽114内移动，从而达到调节同步带的张紧程度的效果。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图5、图7以及图8所示，所述第一驱动件11的输出轴通过减速组件13与所述主同步带轮121连接。
具体地，为了精准控制主同步带轮121的转动，采用减速组件13连接第一驱动件11的输出轴和主同步带轮121。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图5-图8所示，所述减速组件13包括：
齿轮131，与所述第一驱动件11的输出轴连接；
减速机132，设置于所述固定基座1，且与所述主同步带轮121连接；
过渡法兰133，两端分别连接第一驱动件11和所述减速机132。
具体地，第一驱动件11可以驱动齿轮131转动，第一驱动件11通过过渡法兰133设置在减速机132上齿轮131与减速机132连接。从而减速机132通过齿轮131对第一驱动件11的输出轴进行减速。
在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图3-图7所示，所述腿部4的底端设置有足垫41。
具体地，腿部4的底部安装有足垫41，例如，脚底缓冲垫，足垫41具有弹性，阻尼大，密度小的特点，以减小机械腿在工作过程中地面的冲击力。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种仿生六足机器人，其特征在于，包括机身部件以及均匀设置在所述机身部件上的六条机械腿，所述机身部件包括顶板、底板以及设置在所述顶板和底板之间的支撑杆，所述顶板上均匀地设置有六个支承轴，所述底板上均匀地设置有六个与所述支承轴对应的轴承，每个支承轴与其对应的轴承组成一条机械腿的安装位；所述机械腿包括：
固定基座；
腿部基座，与所述固定基座转动连接，且所述腿部基座在水平面内转动；
第一驱动件，设置于所述固定基座，并用于驱动所述腿部基座转动；
连杆组件，与所述腿部基座转动连接；
腿部，与所述连杆组件转动连接；
第二驱动件，设置于所述腿部基座，且与所述连杆组件连接以驱动所述腿部沿水平方向移动；
第三驱动件，设置于所述腿部基座，且与所述连杆组件连接以驱动所述腿部沿竖直方向移动。
2.根据权利要求1所述的仿生六足机器人，其特征在于，所述腿部基座的上端设置有与所述支承轴转动连接的轴孔；所述腿部基座的中间部位设置有与所述轴承转动连接的轴凸。
3.根据权利要求1所述的仿生六足机器人，其特征在于，底板上设置有与所述固定基座底部适配的滑槽，所述滑槽的长度大于所述固定基座底部的长度，所述固定基座安装在所述底板的滑槽内。
4.根据权利要求3所述的仿生六足机器人，其特征在于，所述滑槽靠近腿部的一端设置有用于调节固定基座在所述滑槽内移动的距离调节块，所述距离调节块上安装有调节螺钉。
5.根据权利要求1所述的仿生六足机器人，其特征在于，所述连杆组件包括：
第一滑块，与所述腿部基座沿竖直方向滑动连接，且与所述第二驱动件的输出轴连接；
第二滑块，与所述腿部基座沿水平方向滑动连接，且与所述第三驱动件的输出轴连接；
第一连杆和第二连杆，所述第二滑块、所述第一连杆、所述第二连杆以及所述腿部依次转动连接；
第三连杆和第四连杆，所述第一连杆、所述第三连杆、所述第四连杆以及所述腿部依次转动连接；
第五连杆，一端与所述第一滑块转动连接，另一端与所述第二连杆的中部转动连接；
其中，所述第三连杆与所述第四连杆连接的一端与所述腿部基座转动连接。
6.根据权利要求5所述的仿生六足机器人，其特征在于，
所述第五连杆为弧形连杆，所述弧形连杆向所述腿部凸出。
7.根据权利要求5所述的仿生六足机器人，其特征在于，
所述第二连杆和所述第四连杆连接在所述腿部的不同位置；
所述第三连杆平行于所述腿部；
所述第二连杆平行于所述第四连杆。
8.根据权利要求1所述的仿生六足机器人，其特征在于，所述第一驱动件与所述腿部基座通过同步组件连接；所述同步组件包括：
主同步带轮，与所述固定基座转动连接，且与所述第一驱动件的输出轴连接；
从同步带轮，与所述固定基座转动连接，且与所述腿部基座连接；
同步带，环绕所述主同步带和所述从同步带设置。
9.根据权利要求8所述的仿生六足机器人，其特征在于，
所述第一驱动件的输出轴通过减速组件与所述主同步带轮连接。
10.根据权利要求9所述的仿生六足机器人，其特征在于，所述减速组件包括：
齿轮，与所述第一驱动件的输出轴连接；
减速机，设置于所述固定基座，且与所述主同步带轮连接；
过渡法兰，两端分别连接第一驱动件和所述减速机。
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| CN202110856883.6A Pending CN113581317A (zh) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | 一种仿生六足机器人 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114132407A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-04 | 深圳市坤易电子有限公司 | 一种六足机器人的高速运动方式 |
| CN115339542A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-11-15 | 南方科技大学 | 一种足式机器人运动控制方法及足式机器人 |
-
2021
- 2021-07-28 CN CN202110856883.6A patent/CN113581317A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114132407A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-04 | 深圳市坤易电子有限公司 | 一种六足机器人的高速运动方式 |
| CN115339542A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-11-15 | 南方科技大学 | 一种足式机器人运动控制方法及足式机器人 |
| CN115339542B (zh) * | 2022-07-08 | 2023-11-07 | 南方科技大学 | 一种足式机器人运动控制方法及足式机器人 |
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