CN206938905U - 一种轻量化四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻量化四足机器人，该机器人主要包括机身、肩髋部和腿部三部分，所述机身包括基板和头部，所述基板为长方形板，所述基板设置在所述腿部上方，所述头部设置在基板前方，所述腿部包括结构完全相同的四条机械腿，所述四条机械腿分别位于所述基板的四个边角处，所述肩髋部位于所述基板上方，所述肩髋部包括两个肩部和两个髋部，所述肩部位于头部两侧的边角处，所述肩部用于固定连接两条位于前方的机械腿和机身，所述髋部位于机器人尾部两侧的边角处，所述髋部主要用于固定连接两条位于后方的机械腿和机身；本实用新型能够变化出各种不同的动作，并采取了静态平衡控制，可在无线遥控器的控制下做出各种不同的动作，重量轻，成本低。

Description

一种轻量化四足机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种轻量化四足机器人。

背景技术

在当前技术中，机器人的研究应用在世界各地已相当普遍，不能移动的工业型机器人的研究及应用已相当成熟，世界各地很多研究人员已将研究重心转为研究可移动式机器人。而移动型机器人依照移动方式大致可区分为二种：轮行或履带式机器人及爬行式机器人，轮行或履带式机器人的行进速度快且结构设计通常较为简单，行进中不须考虑重心平衡问题，但较无法穿越如楼梯、壕沟等障碍，通常只能依靠机构上的设计来增加自由度以达到穿越障碍的目的；爬行式机器人即以足为移动机构的机器人，整体来说，爬行式机器人的行进速度较慢，但可以应用在如凹凸不平的地面或是楼梯等较复杂的地形，此类机器人的灵活性高，最不受地形的限制，故已成为多数研究人员的研究重心。不过由于爬行式机器人机构的自由度多，相对的结构就会比较复杂，此类机器人设计除了复杂的机构考虑外，更需要有强大而稳定的控制系统辅助，因为除了动态平衡的外，行走时更包括了静定与静不定的间的问题，而且在四足以上的设计中更有复合运动的情形。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种轻量化四足机器人，采取静态平衡控制，可在无线遥控器的控制下做出各种不同的动作重量轻，成本低。

本实用新型所采用的技术方案是：一种轻量化四足机器人，该机器人主要包括机身、肩髋部和腿部三部分，所述机身包括基板和头部，所述基板为长方形板，所述基板设置在所述腿部上方，所述头部设置在基板前方，所述腿部包括结构完全相同的四条机械腿，所述四条机械腿分别位于所述基板的四个边角处，所述肩髋部位于所述基板上方，所述肩髋部包括两个肩部和两个髋部，所述肩部位于头部两侧的边角处，所述肩部用于固定连接两条位于前方的机械腿和机身，所述髋部位于机器人尾部两侧的边角处，所述髋部主要用于固定连接两条位于后方的机械腿和机身。

优选的，所述头部包括摄像机、头部继动器和支撑座，所述支撑座固定设置在所述基板前方，所述头部继动器设置在支撑座上方，所述摄像机设置在所述头部继动器上方。

优选的，所述肩部包括继动器、肩髋盖、转弯轴、皮带轮、转弯用零件和皮带，所述继动器设置在所述基板上方，所述肩髋盖密封在所述继动器外侧，所述转弯轴贯穿于肩部前端，所述转弯轴的两端均设置有皮带轮，所述转弯用零件位于肩部和与所述肩部相邻髋部的中间部位，所述转弯用零件也设置有皮带轮，所述皮带张紧在肩部的皮带轮和与其相对应的转弯用零件的皮带轮之间，所述髋部包括继动器和肩髋盖，所述继动器用于驱动腿部进行运动，所述肩髋部用于固定继动器并连接腿部和机身。

优选的，所述机械腿包括大腿部、小腿部、皮带轮、皮带、继动器摆臂和滚动轴承，所述大腿部与小腿部通过连接轴相连接，所述大腿部上方连接轴与肩髋部相连接，所述大腿部下方连接轴与小腿部相连接，所述大腿部上方连接轴和所述大腿部下方连接轴之间均设置有皮带轮，所述皮带张紧在所述大腿部上方皮带轮和大腿部下方皮带轮之间，所述继动器摆臂设置在大腿部上方内侧，所述大腿部上方连接轴和所述大腿部下方连接轴外均套设有滚动轴承。

优选的，所述大腿部及小腿部的长度比例为1:1。

优选的，所述机身还包括位于基板下方的平衡用零件。

优选的，所述基板的最中间设置有电池及无线发射模块。

本实用新型达到的有益效果是：本实用新型提供了一种轻量化四足机器人，该机器人具有多个关节自由度，能够变化出各种不同的动作(如前进后退、转弯及坐下等动作)，并采取了静态平衡控制，可在无线遥控器的控制下做出各种不同的动作，重量轻，成本低。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明，

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型中机身的结构分解示意图；

图3是本实用新型中肩髋部的结构分解示意图；

图4是本实用新型中腿部的结构分解示意图；

图5是本实用新型的主视图；

其中，1、机身，11、基板，111、平衡用零件，12、头部，121、摄像机，122、头部继动器，123、支撑座，2、肩髋部，21、肩部，211、继动器，212、肩髋盖，213、转弯轴， 214、皮带轮，215、转弯用零件，22、髋部，3、腿部，31、机械腿，311、大腿部，312、小腿部，313、继动器摆臂，314、滚动轴承

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本实用新型所采用的技术方案是：

如图1至图5所示，一种轻量化四足机器人，该机器人主要包括机身1、肩髋部2和腿部3 三部分，所述机身1包括基板11和头部12，所述基板11为长方形板，所述基板11设置在所述腿部3上方，所述头部12设置在基板11前方，所述腿部3包括结构完全相同的四条机械腿31，所述四条机械腿31分别位于所述基板11的四个边角处，所述肩髋部2位于所述基板11上方，所述肩髋部2包括两个肩部21和两个髋部22，所述肩部21位于头部12两侧的边角处，所述肩部21用于固定连接两条位于前方的机械腿31和机身1，所述髋部22 位于机器人尾部两侧的边角处，所述髋部22主要用于固定连接两条位于后方的机械腿31和机身1。

优选的方案是，所述头部12包括摄像机121、头部继动器122和支撑座123，所述支撑座123固定设置在所述基板11前方，所述头部继动器122设置在支撑座123上方，所述摄像机121设置在所述头部继动器122上方。

由于头部12配置件改变角度不需较大扭力的驱动引擎，所以头部继动器122采用由 FUTABA公司提供的S9303驱动引擎。

优选的方案是，所述肩部21包括继动器211、肩髋盖212、转弯轴213、皮带轮 214、转弯用零件215和皮带，所述继动器211设置在所述基板11上方，所述肩髋盖212密封在所述继动器211外侧，所述转弯轴213贯穿于肩部21前端，所述转弯轴213的两端均设置有皮带轮214，所述转弯用零件215位于肩部21和与所述肩部21相邻髋部22的中间部位，所述转弯用零件215也设置有皮带轮214，所述皮带张紧在肩部21的皮带轮和与其相对应的转弯用零件215的皮带轮之间；所述髋部22包括继动器211和肩髋盖212，所述继动器211用于驱动腿部3进行运动，所述肩髋部2用于固定继动器211并连接腿部3和机身1。

所示髋部22只比所述肩部21少了一个转弯轴213。

优选的方案是，所述机械腿31包括大腿部311、小腿部312、皮带轮214、皮带、继动器摆臂313和滚动轴承314，所述大腿部311与小腿部312通过连接轴相连接，所述大腿部311上方连接轴与肩髋部2相连接，所述大腿部311下方连接轴与小腿部312相连接，所述大腿部311上方连接轴和所述大腿部311下方连接轴之间均设置有皮带轮214，所述皮带张紧在所述大腿部311上方皮带轮214和大腿部311下方皮带轮214之间，所述继动器摆臂 313设置在大腿部311上方内侧，所述大腿部311上方连接轴和所述大腿部311下方连接轴外均套设有滚动轴承314。

由于肩髋部2和腿部3需要较大扭力，为了使控制驱动简易化，故选择由FUTABA 公司的大型驱动引擎S5301来做为机器人的肩髋部2和腿部3的继动器。

优选的方案是，所述大腿部311及小腿部312的长度比例为1:1。

将大腿部311及小腿部312的比例设为1：1，有助于利用等腰三角形的关系来计算步态的角度规划，另外由于大小腿均使用同一型继动器，在扭力输出固定的情形下，将比例设为1：1亦有助大小腿的扭力需求较相近，而不致于产生太大差异。

优选的方案是，所述机身1还包括位于基板11下方的平衡用零件111。所述平衡用零件111主要用来平衡机器人的中心，不需较大扭力的驱动引擎，所以平衡用零件111的驱动装置采用由FUTABA公司提供的S9303驱动引擎。

优选的方案是，所述基板11的最中间设置有电池及无线发射模块。

在加工材料的选用方面，由于工程塑料在冲击强度、拉伸强度及塑件的表面硬度等均有不错表现，故本专利采用由奇美实业公司所生产的工程塑料-ABS POLYLAC PA-747型号来做为机器人的加工材料。

本实用新型的机器人的最小重量是1.376kg，其中马达重量104g，电池重量184g，结构重量1088g。

本实用新型的机器人在执行前进后退、坐下、转弯等动作时，此4个零件都没有复杂的动作，所以在零件受力方面如下：

基板：机器人静止状态时，基板与肩部、髋部、头部驱动装置固定处及电池置放处接触面的压力。

转弯用零件：以转弯用驱动装置的最大扭力来作为此零件的受力。

平衡用零件：此零件须支撑重心零件的重量，故将此重量作为此零件的受力。

头部：主要支撑摄影机及两颗驱动装置的重量。

本实用新型的工作过程为，完成实体制作及装配工作后，四足机器人已可在PC下达命令后，以RS232的传输格式通过无线调制解调器传送至此四足机器人上，再经由PIC芯片来驱动各驱动引擎作出此命令所代表的动作，目前可顺利执行前进、后退、转弯、坐下及趴下等动作。

以上是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种轻量化四足机器人，其特征在于，该机器人主要包括机身、肩髋部和腿部三部分，所述机身包括基板和头部，所述基板为长方形板，所述基板设置在所述腿部上方，所述头部设置在基板前方，所述腿部包括结构完全相同的四条机械腿，所述四条机械腿分别位于所述基板的四个边角处，所述肩髋部位于所述基板上方，所述肩髋部包括两个肩部和两个髋部，所述肩部位于头部两侧的边角处，所述肩部用于固定连接两条位于前方的机械腿和机身，所述髋部位于机器人尾部两侧的边角处，所述髋部主要用于固定连接两条位于后方的机械腿和机身。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化四足机器人，其特征在于，所述头部包括摄像机、头部继动器和支撑座，所述支撑座固定设置在所述基板前方，所述头部继动器设置在支撑座上方，所述摄像机设置在所述头部继动器上方。

3.根据权利要求1所述的一种轻量化四足机器人，其特征在于，所述肩部包括继动器、肩髋盖、转弯轴、皮带轮、转弯用零件和皮带，所述继动器设置在所述基板上方，所述肩髋盖密封在所述继动器外侧，所述转弯轴贯穿于肩部前端，所述转弯轴的两端均设置有皮带轮，所述转弯用零件位于肩部和与所述肩部相邻髋部的中间部位，所述转弯用零件也设置有皮带轮，所述皮带张紧在肩部的皮带轮和与其相对应的转弯用零件的皮带轮之间，所述髋部包括继动器和肩髋盖，所述继动器用于驱动腿部进行运动，所述肩髋部用于固定继动器并连接腿部和机身。

4.根据权利要求1所述的一种轻量化四足机器人，其特征在于，所述机械腿包括大腿部、小腿部、皮带轮、皮带、继动器摆臂和滚动轴承，所述大腿部与小腿部通过连接轴相连接，所述大腿部上方连接轴与肩髋部相连接，所述大腿部下方连接轴与小腿部相连接，所述大腿部上方连接轴和所述大腿部下方连接轴之间均设置有皮带轮，所述皮带张紧在所述大腿部上方皮带轮和大腿部下方皮带轮之间，所述继动器摆臂设置在大腿部上方内侧，所述大腿部上方连接轴和所述大腿部下方连接轴外均套设有滚动轴承。

5.根据权利要求4所述的一种轻量化四足机器人，其特征在于，所述大腿部及小腿部的长度比例为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种轻量化四足机器人，其特征在于，所述机身还包括位于基板下方的平衡用零件。

7.根据权利要求1所述的一种轻量化四足机器人，其特征在于，所述基板的最中间设置有电池及无线发射模块。