CN115195904B - 一种单动力高平顺闭链腿机构机器人 - Google Patents
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Abstract
一种单动力高平顺闭链腿机构机器人，该装置包括：一种单动力高平顺闭链腿机构机器人由重构闭链腿机构(A)、完全相同的第一、第二、第三组闭链腿机构(B、C、D)、机架(E)和动力部(F)组成。每组腿机构采用曲线轮廓足端，使机器人可以平稳行走，重构闭链腿机构(A)可以提升抬腿高度，增加越障性能，第一、第二非圆齿轮传动组(E‑8、E‑9)配合调节足端速度，实现机器人高速匀速运动，通过不完全齿轮传动组(E‑6)实现动力耦合，由单电机控制机器人步行和重构闭链腿机构重构运动。单动力高平顺闭链腿机构机器人可用于勘测、运输、侦察等领域。
Description
技术领域
本申请属于足式机器人技术领域，特别是涉及一种单动力高平顺闭链腿机构机器人。
背景技术
将闭式运动链应用于步行运载机器人的腿机构，每个腿机构由一个独立的电机驱动。较开链腿而言，在相同的材质、外载和速度级别的条件下，闭链杆系理论上只承受拉、压载荷，多为典型的二力杆件，使得闭链腿机构总体具有良好的刚度和稳定性。
中国专利CN110091934A公开了“一种自适应多足步行平台”，它提出了一种自适应多足步行平台，由四组腿机构组合而成，每个腿机构由单个电机独立驱动，其中大腿杆为参数可变杆件，大腿杆参数锁死和释放的时间在整周期中所处的位置由凸轮机构控制，此凸轮与驱动曲柄耦合，可实现被动适应地形。
本专利采用曲线轮廓足端、可重构闭链腿机构、非圆齿轮传动系统和不完全齿轮传动组设计，提高了机器人行走稳定性、地形适应性和运动速度，降低了控制复杂度。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种单动力高平顺闭链腿机构机器人，相较于已有的腿式步行机器人，增加机器人行走稳定性，提高地形适应性和运载能力，减少驱动电机数量，降低控制复杂度，提升可靠性。
本发明的技术方案：
一种单动力高平顺闭链腿机构机器人由重构闭链腿机构、完全相同的第一、第二、第三组闭链腿机构、机架和动力部组成。
所述的单动力高平顺闭链腿机构机器人安装单个驱动电机于机器人中部位置，由单电机驱动行走。
所述的重构闭链腿机构由第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆、第七杆、第一固定块、第一滑块轴承、第二滑块轴承、直角板和第二固定块组成。
所述的第一组闭链腿机构由杆件一、杆件二、杆件三、杆件四和杆件五组成；第二、第三组闭链腿机构与第一组闭链腿机构的杆件组成、杆件形状、机械结构、装配方式以及与机架安装方式完全相同。
所述的机架包括：上盖板、第一侧板、底板、第二侧板、直角固定块、不完全齿轮传动组、斜齿轮传动组、第一非圆齿轮传动组和第二非圆齿轮传动组。
本发明和已有技术相比具有的有益效果：
本发明采用曲线轮廓足端代替原有闭链腿机构的点式轮廓足端，保证了机器人行走过程的稳定性，通过重构闭链腿机构提升抬腿高度，采用非圆齿轮机构传动系统调节机器人足端速度，使机器人能够高速匀速运动，采用不完全齿轮机构进行动力耦合，减少电机数量，实现单电机控制机器人行走和闭链腿机构重构运动，使机器人具有高平顺、高速、高运载性能，可用于勘测、运输、侦察等领域。
附图说明
图1一种单动力高平顺闭链腿机构机器人的整体三维图；
图2重构闭链腿机构的三维图；
图3第一组闭链腿机构的三维图；
图4机架的三维图；
图5机架的三维剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种单动力高平顺闭链腿机构机器人由重构闭链腿机构A、完全相同的第二、第三、第四组闭链腿机构B、C、D、机架E和动力部F组成，机架E通过开设安装孔分别实现与重构闭链腿机构A、三组闭链腿机构、机架E和动力部F的固定连接。
如图2所示，重构闭链腿机构A由第一杆A-1、第二杆A-2、第三杆A-3、第四杆A-4、第五杆A-5、第六杆A-6、第七杆A-7、第一固定块A-8、第一滑块轴承A-9、第二滑块轴承A-10、直角板A-11和第二固定块A-12组成。
重构闭链腿机构中部件的连接方式为：第二杆A-2为三角形杆件，三个顶角位置布置安装孔；第二杆A-2的三个安装孔分别与第一杆A-1中间的安装孔、第三杆A-3一端的安装孔、第四杆A-4一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；第一杆A-1一端的安装孔分别与第七杆A-7的安装孔和第二固定块A-12的安装孔通过装配轴实现转动连接；第一杆A-1另一端的安装孔与第五杆A-5一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；第三杆A-3另一端的安装孔与第二非圆齿轮传动组E-9固定连接；第四杆A-4另一端的安装孔与第五杆A-5另一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；第二滑块轴承A-10通过开设安装孔分别实现与直角板A-11、第二固定块A-12的固定连接；直角板A-11通过开设安装孔实现与上盖板E-1的固定连接；第七杆A-7两端的安装孔分别与第六杆A-6一端的安装孔、第一固定块A-8的安装孔通过装配轴实现转动连接；第六杆A-6另一端的安装孔与不完全齿轮传动组E-6固定连接；第一滑块轴承A-9通过开设安装孔分别实现与第二侧板E-4、第二固定块A-12的固定连接。
如图3所示，第一组闭链腿机构B由杆件一B-1、杆件二B-2、杆件三B-3、杆件四B-4和杆件五B-5组成。
第一组闭链腿机构B中部件的连接方式为：杆件五B-5为三角形杆件，三个顶角位置布置安装孔；杆件五B-5的三个安装孔分别与杆件一B-1一端的安装孔、杆件三B-3一端的安装孔、杆件四B-4一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；杆件一B-1两端的安装孔分别与杆件二B-2一端的安装孔、上盖板E-1通过装配轴实现转动连接；杆件二B-2另一端的安装孔与杆件三B-3另一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；杆件四B-4另一端的安装孔与第二非圆齿轮传动组E-9固定连接。
如图4、图5所示，机架E由上盖板E-1、第一侧板E-2、底板E-3、第二侧板E-4、直角固定块E-5、不完全齿轮传动组E-6、斜齿轮传动组E-7、第一非圆齿轮传动组E-8和第二非圆齿轮传动组E-9组成。
机架E中部件的连接方式为：第一侧板E-2两端通过开设安装孔分别实现与上盖板E-1、底板E-3的固定连接；第二侧板E-4两端通过开设安装孔分别实现与上盖板E-1、底板E-3的固定连接；不完全齿轮传动组E-6与第一侧板E-2、第二侧板E-4、直角固定块E-5为转动连接；斜齿轮传动组E-7与第一侧板E-2、底板E-3、第二侧板E-4为转动连接；第一非圆齿轮传动组(E-8)与第一侧板(E-2)、第二侧板(E-4)为转动连接；第二非圆齿轮传动组(E-9)与第一侧板(E-2)、第二侧板(E-4)为转动连接。
Claims (4)
1.一种单动力高平顺闭链腿机构机器人，其特征在于：
一种单动力高平顺闭链腿机构机器人由重构闭链腿机构(A)、完全相同的第一、第二、第三组闭链腿机构(B、C、D)、机架(E)和动力部(F)组成，机架(E)通过开设安装孔分别实现与重构闭链腿机构(A)、三组闭链腿机构、机架(E)和动力部(F)的固定连接；
所述的单动力高平顺闭链腿机构机器人安装单个驱动电机于机器人中部位置，由单电机驱动行走；
所述的重构闭链腿机构(A)由第一杆(A-1)、第二杆(A-2)、第三杆(A-3)、第四杆(A-4)、第五杆(A-5)、第六杆(A-6)、第七杆(A-7)、第一固定块(A-8)、第一滑块轴承(A-9)、第二滑块轴承(A-10)、直角板(A-11)和第二固定块(A-12)组成；
所述的第一组闭链腿机构(B)由杆件一(B-1)、杆件二(B-2)、杆件三(B-3)、杆件四(B-4)和杆件五(B-5)组成；
所述的机架(E)由上盖板(E-1)、第一侧板(E-2)、底板(E-3)、第二侧板(E-4)、直角固定块(E-5)、不完全齿轮传动组(E-6)、斜齿轮传动组(E-7)、第一非圆齿轮传动组(E-8)和第二非圆齿轮传动组(E-9)组成；
所述的重构闭链腿机构的第五杆(A-5)和第一组闭链腿机构的杆件二(B-2)采用曲线轮廓足端；第二、第三组闭链腿机构(C、D)与第一组闭链腿机构(B)的杆件组成、杆件形状、机械结构、装配方式以及与机架安装方式完全相同；
所述的机架(E)斜齿轮传动组(E-7)驱动第一非圆齿轮传动组(E-8)和第二非圆齿轮传动组(E-9)转动；第二非圆齿轮传动组(E-9)驱动不完全齿轮传动组(E-6)转动，不完全齿轮传动组(E-6)驱动重构闭链腿机构第六杆(A-6)的转动；
所述的重构闭链腿机构第六杆(A-6)的安装孔与重构闭链腿机构第七杆(A-7)一端的安装孔通过装配轴实现转动连接，重构闭链腿机构第七杆(A-7)另一端的安装孔与重构闭链腿机构第一杆(A-1)的安装孔通过装配轴实现转动连接，重构闭链腿机构第一杆(A-1)可沿第一、第二滑块轴承(A-9、A-10)移动，实现第一杆(A-1)位置的调节。
2.根据权利要求1所述的一种单动力高平顺闭链腿机构机器人，其特征在于：
重构闭链腿机构(A)中部件的连接方式为：
第二杆(A-2)为三角形杆件，三个顶角位置布置安装孔；第二杆(A-2)的三个安装孔分别与第一杆(A-1)中间的安装孔、第三杆(A-3)一端的安装孔、第四杆(A-4)一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；第一杆(A-1)一端的安装孔分别与第七杆(A-7)的安装孔和第二固定块(A-12)的安装孔通过装配轴实现转动连接；第一杆(A-1)另一端的安装孔与第五杆(A-5)一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；第三杆(A-3)另一端的安装孔与第二非圆齿轮传动组(E-9)固定连接；第四杆(A-4)另一端的安装孔与第五杆(A-5)另一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；第二滑块轴承(A-10)通过开设安装孔分别实现与直角板(A-11)、第二固定块(A-12)的固定连接；直角板(A-11)通过开设安装孔实现与上盖板(E-1)的固定连接；第七杆(A-7)两端的安装孔分别与第六杆(A-6)一端的安装孔、第一固定块(A-8)的安装孔通过装配轴实现转动连接；第六杆(A-6)另一端的安装孔与不完全齿轮传动组(E-6)固定连接；第一滑块轴承(A-9)通过开设安装孔分别实现与第二侧板(E-4)、第二固定块(A-12)的固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种单动力高平顺闭链腿机构机器人，其特征在于：
第一组闭链腿机构(B)中部件的连接方式为：
杆件五(B-5)为三角形杆件，三个顶角位置布置安装孔；杆件五(B-5)的三个安装孔分别与杆件一(B-1)一端的安装孔、杆件三(B-3)一端的安装孔、杆件四(B-4)一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；杆件一(B-1)两端的安装孔分别与杆件二(B-2)一端的安装孔、上盖板(E-1)通过装配轴实现转动连接；杆件二(B-2)另一端的安装孔与杆件三(B-3)另一端的安装孔通过装配轴实现转动连接；杆件四(B-4)另一端的安装孔与第二非圆齿轮传动组(E-9)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种单动力高平顺闭链腿机构机器人，其特征在于：
机架(E)中部件的连接方式为：
第一侧板(E-2)两端通过开设安装孔分别实现与上盖板(E-1)、底板(E-3)的固定连接；第二侧板(E-4)两端通过开设安装孔分别实现与上盖板(E-1)、底板(E-3)的固定连接；不完全齿轮传动组(E-6)与第一侧板(E-2)、第二侧板(E-4)、直角固定块(E-5)为转动连接；斜齿轮传动组(E-7)与第一侧板(E-2)、底板(E-3)、第二侧板(E-4)为转动连接；第一非圆齿轮传动组(E-8)与第一侧板(E-2)、第二侧板(E-4)为转动连接；第二非圆齿轮传动组(E-9)与第一侧板(E-2)、第二侧板(E-4)为转动连接。
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