CN203228864U - 连杆式四足爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连杆式四足爬行机器人，具体地说是一种采用四连杆机构来实现爬行运动的机器人，由行走部分、车身部分和驱动部分组成，所述行走部分包括四个结构相同的四连杆机构组成的腿部；所述车身部分包括车身架和固定在车身架底面上的底座；所述驱动部分包括电机、皮带传动机构、安装皮带传动机构主动轮的轴和安装从动轮的两个传动轴；所述行走部分的四个腿部均布在所述车身部份的四周，所述车身部份安装在所述驱动部分的两个传动轴左右两端，所述电机的输出轴与轴通过键连接，所述轴安装在所述车身架上。本实用新型结构简单，减少了驱动电机的数量，重量较轻，可以实现一定的越障能力，并且可以承载较大的载重量，运行平稳。

Description

连杆式四足爬行机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，尤其是一种四足爬行机器人，具体地说是一种采用四连杆机构来实现爬行运动的机器人。

背景技术

随着社会的高速发展，我们的生活都越来越智能化、便捷化，各种各样的机器人都应运而生，机器人在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。机器人作为人类的先进生产工具，在减轻劳动强度，提高生产率，改变生产模式，把人从危险、恶劣、繁重的工作环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性。随着机器人的不断发展，发现电机的输出轴那些固定于某一位置操作的机器人并不能完全满足人们的需求。然而移动的机器人则可以指挥它到达人们想要它去的地方，这就具有良好的机动性和适应性，能够完成更复杂的操作任务。

目前虽然有很多的爬行机构，但普遍存在机构复杂或者控制复杂，使用、维修起来极其不方便，并且能顺利平稳的在路面上爬行的机器人更是凤毛麟角，并且很多机器人实用性不高或者价格比较昂贵。鉴于这样的情况我们将借鉴前人的经验，从新的角度出发，准备设计一种能顺利、平稳爬行的四脚爬行机器人。采用具有两个自由度的空间四杆机构作为本体，使机构在较少的驱动存在下完成循环的爬行移动。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是目前四足机器人结构复杂或者控制复杂，在使用、维修时比较困难，本实用新型提供一种采用具有两自由度的空间四连杆机构为本体的四足爬行机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种连杆式四足爬行机器人，由行走部分、车身部分和驱动部分组成，所述行走部分包括四个结构相同的四连杆机构组成的腿部；所述车身部分包括车身架6和固定在车身架6底面上的底座7；所述驱动部分包括电机9、皮带传动机构、安装皮带传动机构主动轮的轴18和安装从动轮的两个传动轴5；所述行走部分的四个腿部均布在所述车身部份的四周，所述车身部份安装在所述驱动部分的两个传动轴5左右两端，所述电机9的输出轴与轴18通过键连接，所述轴18安装在所述车身架6上。

所述的四个结构相同的四连杆机构组成的腿部由两个结构相同的触底杆13、连接杆14、动力杆15和两个结构相同的挡块19组成；所述连接杆14右侧面上下两端各有一个凸出轴，分别与所述的两个相同的触底杆13上方的通孔间隙配合；所述动力杆15左侧面上下两端各有一个凸出轴，分别与所述的两个相同的触底杆13中部靠上的通孔间隙配合，所述动力杆15中部有一通孔与所述传动轴5固定连接，所述的两个结构相同的挡块19分别固定在动力杆15上、下两侧面。

所述动力杆15左侧面上下两端凸出轴中心各有螺纹孔，两个螺栓16分别安装在动力杆15左侧面上下两端凸出轴螺纹孔中，限制动力杆凸出轴与触底杆13的轴向位置；所述连接杆14右侧面上下两端凸出轴中心各有螺纹孔，两个螺栓16分别安装在连接杆14右侧上下两端凸出轴的螺纹孔中，限制连接杆凸出轴与触底杆13的轴向位置。

所述的两个结构相同的挡块19固定在动力杆15上、下两侧面的两端，挡块19起限位作用，当触底杆13旋转到120度时，触底杆13就会被挡块19挡住，四连杆变成一个整体，向前爬行，直到两个触底杆13都接触地，然后另一个接触杆13就会继续在动力杆15的驱动下进行四连杆转动。

所述皮带传动机构为相同的两套，均由同步带11、同步带小轮10和同步带大轮12组成，同步带小轮10为主动轮，同步带大轮12为从动轮，两个同步带小轮10安装在轴18上，两条同步带11分别与两个同步带小轮10啮合将扭矩传递给两个同步带大轮12，两个同步带大轮12分别安装在两个传动轴5上。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人，采用四个结构相同的四连杆式机构作为机器人的行走机构，采用一个动力源驱动四足，四足同步运行，与轮式机体相比可以实现一定的越障能力。

2.本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人，腿部采用四连杆机构减少了腿部的自由度及腿部结构，同时也减少了驱动电机的数量。

3.本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人，结构简单，重量较轻，并且可以承载较大的载重量，运行平稳。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人的轴测投影图；

图2为本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人的四连杆式腿的轴测图；

图3a为本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人连续爬行动作起始状态；

图3b为本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人连续爬行动作中间状态；

图3c为本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人连续爬行动作中间状态；

图3d为本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人连续爬行动作结束状态；

图中：1.左前腿，2.右前腿，3.左后腿，4.右后腿，5.传动轴，6.车身架，7.底座，8.电机座，9.电机，10.同步带小轮，11.同步带，12.同步带大轮，13.触底杆，14.连接杆，15.动力杆,16.螺栓，17.轴承，18轴承，19挡块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1，本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人由行走部分、车身部分和驱动部分组成。

一.行走部分部分

所述的行走部分包括四个结构相同的由四连杆机构组成的腿部（分别是左前腿1、右前腿2、左后腿3、右后腿4）组成。

所述的四个结构相同的由四连杆机构组成的腿部包括两个结构相同的触底杆13、连接杆14、动力杆15和两个结构相同的挡块19。

参阅图1和图2，所述的触底杆13成长方体，上方有一圆凸台，凸台上有一通孔，用于与连接杆14右侧面上下两个凸出轴中的一个凸出轴间隙配合，触底杆13中部靠上处也有一通孔，用于与动力杆15左侧面上下两个凸出轴中的一个凸出轴间隙配合；所述的连接杆14右侧面上下两端各有一个凸出轴，分别与两个触底杆13上方的通孔间隙配过，右侧面上下两端的凸出轴中心有螺纹孔；所述的动力杆15左侧面上下两端也各有一个凸出轴，分别于触底杆13中部靠上的通孔间隙配合，动力杆15左右侧面中部有一通孔与传动轴固定连接，左侧面上下两端的凸出轴中心各有螺纹孔，动力杆15上、下两侧面两端各有两螺纹孔，用于固定挡块19；所述的挡块19为长方体，通过两个螺栓固定在动力杆15上、下两侧面的两端。

动力杆15左侧面上下两端凸出轴分别与两个触底杆13中部靠上的通孔间隙配合，两个螺栓16分别安装在动力杆15左侧面上下两端凸出轴的螺纹孔中，限制动力杆凸出轴与触底杆的轴向位置；连接杆14右侧面上下两端面的凸出轴分别于两个触底杆13上方的圆凸台上的通孔间隙配合，两个螺栓16分别安装在连接杆14右侧上下两端凸出轴的螺纹孔中，限制连接杆14凸出轴与触底杆13的轴向位置，挡块19起限位作用，当触底杆13旋转到120度，触底杆13就会被挡块19挡住，四连杆变成一个整体，向前方爬行，直到两个触底杆13都接触地，然后另一个接触杆13就会继续在动力杆15的驱动下进行四连杆转动。

二.车身部分

所述的车身部分包括车身架6和底座7。

所述的车身架6通过四个轴承17安装在两个传动轴5上，传动轴上有轴肩和卡簧进行轴向定位。所述的底座7通过螺栓固定在车架6的底面。

三.驱动部分

所述的驱动部分包括电机座8、电机9、同步带11（两条）、同步带小轮10（两个）、同步带大轮12（两个）、轴18以及传动轴5。

所述的电机座8通过螺栓固定在底座7上，电机9通过螺栓固定在电机座8上，电机9的输出轴与轴18的左端通过键连接，轴18的右端安装在轴承内孔，轴承外圈安装在车身内，两个同步11带小轮安装在轴18上，两条同步带11分别与两个同步带小轮10啮合将扭矩传递给两个同步带大轮12，两个同步带大轮12分别安装在传动轴5上。

连杆式四足爬行机器人的工作原理：

参阅图1和图3a、图3b、图3c、图3d，图中给出了连杆式四足爬行机器人的轴测图和行走过程图，首先电机带动两个同步带小轮10同速转动，通过两条同步带11将扭矩传递给两个同步带大轮12，然后通过传动轴5带动动力杆15进行旋转，机器人就会按照图3a、图3b、图3c、图3d所示步骤向前行走。

本实用新型所述的连杆式四足爬行机器人通过电机带动同步带，驱动动力杆旋转，利用四连杆机构原理，实现向前运动的机器人。

本实用新型中所述的实施例是为了便于该技术领域的技术人员能够理解和应用本实用新型，本实用新型只是一种优化的实施例，或者说是一种较佳的具体的技术方案，它只适用于一定范围内起伏路面的爬行运动。如果相关的技术人员在坚持本实用新型基本技术方案的情况下做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种连杆式四足爬行机器人，由行走部分、车身部分和驱动部分组成，其特征在于：

所述行走部分包括四个结构相同的四连杆机构组成的腿部；所述车身部分包括车身架（6）和固定在车身架（6）底面上的底座（7）；所述驱动部分包括电机（9）、皮带传动机构、安装皮带传动机构主动轮的轴（18）和安装从动轮的两个传动轴（5）；所述行走部分的四个腿部均布在所述车身部份的四周，所述车身部份安装在所述驱动部分的两个传动轴（5）左右两端，所述电机（9）的输出轴与轴（18）通过键连接，所述轴（18）安装在所述车身架（6）上。

2.按照权利要求1所述的一种连杆式四足爬行机器人，其特征在于：

所述的四个结构相同的四连杆机构组成的腿部由两个结构相同的触底杆（13）、连接杆（14）、动力杆（15）和两个结构相同的挡块（19）组成；所述连接杆（14）右侧面上下两端各有一个凸出轴，分别与所述的两个相同的触底杆（13）上方的通孔间隙配合；所述动力杆（15）左侧面上下两端各有一个凸出轴，分别与所述的两个相同的触底杆（13）中部靠上的通孔间隙配合，所述动力杆（15）中部有一通孔与所述传动轴（5）固定连接，所述的两个结构相同的挡块（19）分别固定在动力杆（15）上、下两侧面。

3.按照权利要求2所述的一种连杆式四足爬行机器人，其特征在于：

所述动力杆（15）左侧面上下两端凸出轴中心各有螺纹孔，两个螺栓（16）分别安装在动力杆（15）左侧面上下两端凸出轴螺纹孔中，限制动力杆凸出轴与触底杆（13）的轴向位置；所述连接杆（14）右侧面上下两端凸出轴中心各有螺纹孔，两个螺栓（16）分别安装在连接杆（14）右侧上下两端凸出轴的螺纹孔中，限制连接杆凸出轴与触底杆（13）的轴向位置。

4.按照权利要求1所述的一种连杆式四足爬行机器人，其特征在于：

所述皮带传动机构为相同的两套，均由同步带（11）、同步带小轮（10）和同步带大轮（12）组成，同步带小轮（10）为主动轮，同步带大轮（12）为从动轮，两个同步带小轮（10）安装在轴（18）上，两条同步带（11）分别与两个同步带小轮（10）啮合将扭矩传递给两个同步带大轮（12），两个同步带大轮（12）分别安装在两个传动轴（5）上。

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