CN202863598U - 两足机器人行走机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种仿生两足机器人领域内的电磁铁驱动的两足机器人行走机构。包括有摆杆机构，倒三角铰链机构和行进机构，其中，所述的摆杆机构一端固定在机架顶部，另一端为活动端，活动端安装有重心块，所述的倒三角铰链机构对称设置在重心块两边，为开式活动铰链，其上面安装有推杆机构，分别从两侧连接重心块，拉动重心块左右摆动，所述的行进机构铰接在倒三角铰链机构的底端，并在其行进机构上安装有驱动行进机构转动的电机。此装置在控制和可操纵性方面更加容易，同时可以实现较复杂的动作，适用性更广。
Description
技术领域
本实用新型属于仿生两足机器人领域，具体涉及一种基于电磁铁驱动的两足机器人行走机构。
背景技术
随着电子和通信技术的迅猛发展，机器人作为一个高度集成、代表现代科技的机电产品，受到广泛的研究和开发。仿生机器人作为其中最具挑战的方向之一，其发展除了依赖电子软件方面外，更离不开硬件的完美支持。仿生机器人的功能及动作越复杂，其所需要的机械结构就越复杂、越巧妙。
目前用于实现两足机器人行走的机构主要有以下几类：一、多自由度机构，申请号为“200810036592.7”的中国发明专利，公开了一种双足机器人步行机构，包括臀部、大腿、小腿和足部，共12个自由度；二、极少自由度机构，申请号为“200920105112.8”和申请号为“201010588398.7”的中国发明专利，公开了一种三杆两足步行机构，只有一个电动机作为动力机，结构过于简单；三、靠四杆机构实现，申请号为“200920109485.2”的中国发明专利，公开了一种使用曲柄摇杆的步行机构。同时，它们都是用电机作为动力，对于步行中步幅考虑很少。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种控制和可操纵性方面更加容易，可轻易实现较复杂的动作，适用性更广的用于机器人的两足机器人行走机构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种两足机器人行走机构，安装在机器内体内机架上，其特征在于：包括有摆杆机构，倒三角铰链机构和行进机构，其中，所述的摆杆机构一端固定在机架顶部，另一端为活动端，活动端安装有重心块，所述的倒三角铰链机构为一对，对称设置在重心块两边，倒三角铰链机构为开式活动铰链，其上面安装有推杆机构，分别从两侧连接重心块，拉动重心块左右摆动，所述的行进机构铰接在倒三角铰链机构的底端，并在其行进机构上安装有驱动行进机构转动的电机。
在上述方案中，所述的倒三角铰链机构包括有横杆和两根斜杆，推杆机构安装在横杆上，其一端与机架固定连接，另一端与重心块铰接。
在上述方案中，所述的倒三角铰链机构的底端为自由活动端，推杆机构推动重心块的同时带动倒三角铰链机构变形从而带动倒三角铰链机构的底端的升降。
在上述方案中，所述的推杆机构为活塞型结构，包裹有圆柱形的外筒，外筒内安装有金属活塞和电磁铁，金属活塞一端连接有弹簧压在外筒底部，另一端通过连接杆连接重心块。
在上述方案中，所述的电磁铁为环形圆筒状，包括有线圈和铁芯，并在铁芯中间设有安装弹簧的孔。
在上述方案中，所述的外筒的一个端面为封闭式结构，另一个端面设有孔，供连接杆伸出。
在上述方案中，所述的行进机构为三段结构，构成人体足部和腿部形状，包括有大腿杆，小腿杆和脚掌部。
在上述方案中，所述的电机分别安装在行进机构上的各个关节处，并连接有控制系统，各个电机均可在控制系统的控制下独立运作。
本机构工作原理为：当重心块在左边推杆机构的作用下，向右小幅摆动，摆角不超过16°，右边推杆机构中弹簧慢慢压缩，一方面防止摆杆运动不受控制，发生刚性冲击，另一方面储存能量；当重心块右摆时，对于左边倒三角铰链机构，两斜杆的夹角增大，将左边行进机构上移，对于右边倒三角铰链机构，两斜杆的夹角减小，将右边行进机构下移。行进机构在上移或下移的同时，将由其上的电机控制它们的摆动，若向右边摆动，左边电机工作，使左边行进机构向前摆动，完成向前的一步，在行进的过程中，保证左边脚掌部的水平。
同样，当重心块在右边推杆机构的作用下，向左小幅摆动，对于右边倒三角铰链机构，两斜杆的夹角增大，右边行进机构上移，对于左边倒三角铰链机构，两斜杆的夹角减小，左边行进机构下移，然后右边电机工作，使右边行进机构向前摆动，完成向前的一步，在行进的过程中，保证右边脚掌部的水平。
在实际机器人中，重心块的摆动带动重心的改变，从而使机器人前进，通过控制左右脚的步幅不同，可以实现转弯的动作。
本实用新型的有益效果:
1、机构杆件的自由度适中，从而在控制和可操纵性方面更加容易，同时可以实现较复杂的动作，适用性更广。
2、用电磁铁提供动力的方式，结合弹簧的伸缩特性，带动杆件的动作，使结构简单，体积小，同时缓冲储能；
3、步行中的摆动，通过调整重心的位置，使重心作用点作用在脚掌上，保证了行进中机器人的稳定性，同时摆动可以增大步幅，提高行进速度。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例电磁铁外形线框图；
图3为本实用新型实施例电磁铁剖面图；
图中：1重心块、2左边倒三角铰链机构、3右边倒三角铰链机构、4左边行进机构、
5右边行进机构、6左边电机、7右边电机、8左边推杆机构、9右边推杆机构、
10外筒、11金属活塞、12电磁铁、13连接杆、14铁芯、15线圈、16弹簧、
17大腿杆、18小腿杆、19左边脚掌部、20机架、21右边脚掌部。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步的说明：
如图1图2图3所示的两足机器人行走机构，安装在机器内体内机架20上，包括有摆杆机构，倒三角铰链机构和行进机构，其中，所述的摆杆机构一端固定在机架顶部，另一端为活动端，活动端安装有重心块1，所述的倒三角铰链机构包括有左边倒三角铰链机构2和右边倒三角铰链机构3，对称设置在重心块两边，左边倒三角铰链机构2和右边倒三角铰链机构3为开式活动铰链，其上面安装有左边推杆机构8和右边推杆机构9，分别从两侧连接重心块1，拉动重心块1左右摆动，所述的左边行进机构4铰接在左边倒三角铰链机构2底端，右边行进机构5铰接在右边倒三角铰链机构3的底端，并在左边行进机构4和右边行进机构5其铰接处分别安装有左边电机6和右边电机7。
在本实施例中，所述的左边倒三角铰链机构2和右边倒三角铰链机构3均包括有横杆和两根斜杆，左边推杆机构8和右边推杆机构9均分别安装在各横杆上，其一端与机架20固定连接，另一端与重心块1铰接。
在本实施例中，所述的左边倒三角铰链机构2和右边倒三角铰链机构3的底端均为自由活动端，左边推杆机构8或右边推杆机构9推动重心块1的同时带动左边倒三角铰链机构2或右边倒三角铰链机构3变形，从而带动其底端自由端的升降。
在本实施例中，所述的左边推杆机构8和右边推杆机构9均为活塞型结构，包裹有圆柱形的外筒10，外筒10内安装有金属活塞11和电磁铁12，金属活塞11一端连接有弹簧16压在外筒10底部，另一端通过连接杆13连接重心块1。
在本实施例中，所述的电磁铁12为环形圆筒状，包括有线圈15和铁芯14，并在铁芯14中间设有安装弹簧16的孔。
在本实施例中，所述的外筒10的一个端面为封闭式结构，另一个端面设有孔，供连接杆13伸出。
在本实施例中，所述的左边行进机构4和右边行进机构5均为为三段结构，构成人体足部和腿部形状，包括有大腿杆17，小腿杆18和脚掌部。
在本实施例中，所述的左边电机6和右边电机7分别安装在左边行进机构4和右边行进机构5上的各个关节处，并连接有控制系统，各个电机均可在控制系统的控制下独立运作。
本机构工作原理为：当重心块1在左边推杆机构8的作用下，向右小幅摆动，摆角不超过16°，右边推杆机构9中弹簧慢慢压缩，一方面防止摆杆运动不受控制，发生刚性冲击，另一方面储存能量；当重心块1右摆时，对于左边倒三角铰链机构2，两斜杆的夹角增大，将左边行进机构8上移，对于右边倒三角铰链机构3，两斜杆的夹角减小，将右边行进机构5下移。行进机构在上移或下移的同时，将由其上的电机控制它们的摆动，若向右边摆动，左边电机6工作，使左边行进机构4向前摆动，完成向前的一步，在行进的过程中，保证左边脚掌部19的水平。
同样，当重心块1在右边推杆机构9的作用下，向左小幅摆动，对于右边倒三角铰链机构3，两斜杆的夹角增大，右边行进机构5上移，对于左边倒三角铰链机构8，两斜杆的夹角减小，左边行进机构4下移，然后右边电机7工作，使右边行进机构5向前摆动，完成向前的一步，在行进的过程中，保证右边脚掌部21的水平。
在实际机器人中，重心块1的摆动带动重心的改变，从而使机器人前进，通过控制左右脚的步幅不同，可以实现转弯的动作。
Claims (8)
1.两足机器人行走机构，安装在机器内体内机架上，其特征在于：包括有摆杆机构，倒三角铰链机构和行进机构，其中，所述的摆杆机构一端固定在机架顶部，另一端为活动端，活动端安装有重心块，所述的倒三角铰链机构为一对，对称设置在重心块两边，倒三角铰链机构为开式活动铰链，其上面安装有推杆机构，分别从两侧连接重心块，拉动重心块左右摆动，所述的行进机构铰接在倒三角铰链机构的底端，并在其行进机构上安装有驱动行进机构转动的电机。
2.如权利要求1所述的两足机器人行走机构，其特征在于：所述的倒三角铰链机构包括有横杆和两根斜杆，推杆机构安装在横杆上，其一端与机架固定连接，另一端与重心块铰接。
3. 如权利要求1或2所述的两足机器人行走机构，其特征在于：所述的倒三角铰链机构的底端为自由活动端。
4.如权利要求1所述的两足机器人行走机构，其特征在于：所述的推杆机构为活塞型结构，包裹有圆柱形的外筒，外筒内安装有金属活塞和电磁铁，金属活塞一端连接有弹簧压在外筒底部，另一端通过连接杆连接重心块。
5.如权利要求4所述的两足机器人行走机构，其特征在于：所述的电磁铁为环形圆筒状，包括有线圈和铁芯，并在铁芯中间设有安装弹簧的孔。
6.如权利要求4所述的两足机器人行走机构，其特征在于：所述的外筒的一个端面为封闭式结构，另一个端面设有孔，供连接杆伸出。
7.如权利要求1所述的两足机器人行走机构，其特征在于：所述的行进机构为三段结构，构成人体足部和腿部形状，包括有大腿杆，小腿杆和脚掌部。
8.如权利要求1所述的两足机器人行走机构，其特征在于：所述的电机分别安装在行进机构上的各个关节处，并连接有控制系统，各个电机均可在控制系统的控制下独立运作。
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| CN114987640A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-02 | 常州大学 | 一种用于光伏板组清洗机器人的气动爬行驱动机构 |
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