CN207225507U - 一种八足步进式机器人机构 - Google Patents

Abstract

一种八足步进式机器人机构，包括两个闭链六杆机构和八个开链机械腿，其特征在于，所述两个闭链六杆机构包括第一闭链六杆机构和第二闭链六杆机构，所述八个开链机械腿包括第一开链机械腿、第二开链机械腿、第三开链机械腿、第四开链机械腿、第五开链机械腿、第六开链机械腿、第七开链机械腿和第八开链机械腿；所述两个闭链五杆机构的变形为主要驱动源，可以驱动该机器人机构实现灵活转向，该机器人机构可以完成俯仰动作，环境适应能力好，具有刚度大，承载能力大等特点。

Description

一种八足步进式机器人机构

技术领域

本实用新型涉及机器人机构设计领域，特别是一种八足步进式机器人机构。

背景技术

随着机器人机构技术水平的不断提高，模仿大自然各种动物的仿生机器人机构日益成为研究热点，相比轮式机器人机构，多足机器人机构与地面接触为点接触，地面适应性好，越障能力强，在灾难搜救及野外探测等场合应用广泛。

然而多足机器人机构普遍采用腿部安装电机驱动，存在着机械腿数目过多时，驱动复杂，数目过少时，工作可靠性又较低的问题，而且腿部结构多为串联式，在驱动过程中，承载能力不足。例如中国专利ZL 201510259869.2公开了一种腰部使用变胞机构的多足仿生机器人，该机器人模仿动物实现俯仰及扭腰动作，但是依靠四条腿驱动仿生机器人，其中任意腿出现故障，机器人都无法继续工作。其他专利所公开的多足机器人机构与此专利类似。

未见有能克服上述问题，同时能实现灵活转向，具备俯仰动作，改变机构宽度以适应狭窄空间，而且刚度高，承载能力大的多足机器人机构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种八足步进式机器人机构，它能克服现有多足机器人机构的不足，机器人机构具有八个开链机械腿，两个闭链六杆机构的变形为主要驱动，机构刚度高，承载能力大，转向灵活，可以完成俯仰动作，环境适应性好。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：

一种八足步进式机器人机构，包括两个闭链六杆机构和八个开链机械腿，其特征在于，所述两个闭链六杆机构包括第一闭链六杆机构和第二闭链六杆机构；

所述第一闭链六杆机构包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆和第六杆，第一杆一端与第二杆一端通过第一铰链连接，第二杆另一端与第三杆一端通过第二铰链连接，第三杆另一端与第四杆一端通过第三铰链连接，第四杆另一端与第五杆一端通过第四铰链连接，第五杆另一端与第六杆一端通过第五铰链连接，第六杆另一端与第一杆另一端通过第六铰链连接，第一铰链和第四铰链轴线平行，第二铰链、第三铰链、第五铰链和第六铰链轴线平行，第一铰链与第二铰链轴线垂直；

所述第二闭链六杆机构包括第七杆、第八杆、第九杆、第十杆、第十一杆和第十二杆，第七杆一端与第八杆一端通过第七铰链连接，第八杆另一端与第九杆一端通过第八铰链连接，第九杆另一端与第十杆一端通过第九铰链连接，第十杆另一端与第十一杆一端通过第十铰链连接，第十一杆另一端与第十二杆一端通过第十一铰链连接，第十二杆另一端与第七杆另一端通过第十二铰链连接，第七铰链和第十铰链轴线平行，第八铰链、第九铰链、第十一铰链和第十二铰链轴线平行，第七铰链与第八铰链轴线垂直，且与第一铰链轴线平行；

所述八个开链机械腿包括第一开链机械腿、第二开链机械腿、第三开链机械腿、第四开链机械腿、第五开链机械腿、第六开链机械腿、第七开链机械腿和第八开链机械腿，第一开链机械腿包括第一连杆、第一大腿杆和第一小腿杆，第一大腿杆一端通过第十三铰链与第一连杆连接，另一端通过第十四铰链与第一小腿杆连接，第二开链机械腿包括第二连杆、第二大腿杆和第二小腿杆，第一连杆与第一杆铰接，第二大腿杆一端通过第十五铰链与第二连杆连接，另一端通过第十六铰链与第二小腿杆连接，第二连杆与第二杆铰接，第三开链机械腿包括第三连杆、第三大腿杆和第三小腿杆，第三大腿杆一端通过第十七铰链与第三连杆连接，另一端通过第十八铰链与第三小腿杆连接，第三连杆与第四杆铰接，第四开链机械腿包括第四连杆、第四大腿杆和第四小腿杆，第四大腿杆一端通过第十九铰链与第四连杆连接，另一端通过第二十铰链与第四小腿杆连接，第四连杆与第五杆铰接，第五开链机械腿包括第五连杆、第五大腿杆和第五小腿杆，第五大腿杆一端通过第二十一铰链与第五连杆连接，另一端通过第二十二铰链与第五小腿杆连接，第五连杆与第七杆铰接，第六开链机械腿包括第六连杆、第六大腿杆和第六小腿杆，第六大腿杆一端通过第二十三铰链与第六连杆连接，另一端通过第二十四铰链与第六小腿杆连接，第六连杆与第八杆铰接，第七开链机械腿包括第七连杆、第七大腿杆和第七小腿杆，第七大腿杆一端通过第二十五铰链与第七连杆连接，另一端通过第二十六铰链与第七小腿杆连接，第七连杆与第十杆铰接，第八开链机械腿包括第八连杆、第八大腿杆和第八小腿杆，第八大腿杆一端通过第二十七铰链与第八连杆连接，另一端通过第二十八铰链与第八小腿杆连接，第八连杆与第十一杆铰接。第十三铰链、第十四铰链、第十五铰链、第十六铰链、第十七铰链、第十八铰链、第十九铰链、第二十铰链、第二十一铰链、第二十二铰链、第二十三铰链、第二十四铰链、第二十五铰链、第二十六铰链、第二十七铰链及第二十八铰链轴线平行。

第六杆与第十二杆通过第二十九铰链连接，第三杆与第九杆通过第三十铰链连接，第二十九铰链和第三十铰链轴线平行，与第一铰链轴线垂直；

一种八足步进式机器人机构，第一杆、第二杆、第四杆和第五杆长度相同，第三杆和第六杆长度相同；第七杆、第八杆、第十杆和第十一杆长度相同，第九杆和第十二杆长度相同。

一种八足步进式机器人机构，第一大腿杆、第二大腿杆、第三大腿杆和第四大腿杆长度相同，第一小腿杆、第二小腿杆、第三小腿杆和第四小腿杆长度相同，第五大腿杆、第六大腿杆、第七大腿杆和第八大腿杆长度相同，第五小腿杆、第六小腿杆、第七小腿杆和第八小腿杆长度相同。

图1-图7为此八足步进式机器人机构的第一构态，此构态为机器人机构的主要工作状态，两个闭链六杆机构的变形为主要驱动源，八个开链机械腿为辅助驱动源，通过驱动第二十九铰链和第三十铰链实现闭链六杆机构的变形，当两个闭链六杆机构变形方向不一致时，驱动机器人机构前进或者改变机身宽度，如图5或图6；当两个六杆并联机构变形方向一致或者其中一个闭链六杆不变形，另一个闭链六杆机构变形时，可以灵活实现转向，如图2、图3及图4；机器人机构实现俯仰动作如图7。第三十铰链未连接时，驱动第一铰链、第四铰链、第八铰链、及第十铰链可以是实现机器人的俯仰动作；图8-图9为此八足步进式机器人机构的第二构态，此时八个开链机械腿为主要驱动源，驱动第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆，以及两个闭链六杆机构变形可以实现机器人机构的灵活转向，及俯仰动作。

本实用新型的突出优点在于：

1.此八足步进式机器人机构，既克服了四足步进机器人机构，因腿部数目的不足而导致工作可靠性问题，同时克服了现有八足机器人机构驱动复杂的问题。

2.此八足步进式机器人机构，采用闭链六杆机构为主要驱动，刚度大，承载能力强。

3.此八足步进式机器人机构，转向灵活，可以做俯仰动作，同时可以减少机身宽度以适应狭窄工作环境。

附图说明

图1为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第一构态示意图。

图2为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第一构态转向状态一示意图。

图3为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第一构态转向状态二示意图。

图4为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第一构态转向状态三示意图。

图5为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第一构态向前运动状态示意图。

图6为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第一构态改变机身宽度示意图。

图7为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第一构态俯仰状态示意图。

图8为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第二构态转向示意图。

图9为本实用新型所述的八足步进式机器人机构第二构态俯仰状态示意图。

附图中各标记所代表的含义：

1：第一杆；2：第二杆；3：第三杆；4：第四杆；5：第五杆；6：第六杆；7：第七杆；8：第八杆；9：第九杆；10：第十杆；11：第十一杆；12：第十二杆；13：第一大腿杆；14：第一小腿杆；15：第二大腿杆；16：第二小腿杆；17：第三大腿杆；18：第三小腿杆；19：第四大腿杆；20：第四小腿杆；21：第五大腿杆；22：第五小腿杆；23：第六大腿杆；24：第六小腿杆；25：第七大腿杆；26：第七小腿杆；27：第八大腿杆；28：第八小腿杆；29：第一铰链；30：第二铰链；31：第三铰链；32：第四铰链；33：第五铰链；34：第六铰链；35：第七铰链；36：第八铰链；37：第九铰链；38：第十铰链；39：第十一铰链；40：第十二铰链；41：第十三铰链；42：第十四铰链；43：第十五铰链；44：第十六铰链；45：第十七铰链；46：第十八铰链；47：第十九铰链；48：第二十铰链；49：第二十一铰链；50：第二十二铰链；51：第二十三铰链；52：第二十四铰链；53：第二十五铰链；54：第二十六铰链；55：第二十七铰链；56：第二十八铰链；57：第二十九铰链；58：第三十铰链；59：第一连杆；60：第二连杆；61：第三连杆；62：第四连杆；63：第五连杆；64：第六连杆；65：第七连杆；66：第八连杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

对照图1-图9，本实用新型所述的一种八足步进式机器人机构，具体结构和连接关系为：

一种八足步进式机器人机构，包括两个闭链六杆机构和八个开链机械腿，其特征在于，所述两个闭链六杆机构包括第一闭链六杆机构和第二闭链六杆机构；

所述第一闭链六杆机构包括第一杆1、第二杆2、第三杆3、第四杆4、第五杆5和第六杆6，第一杆1一端与第二杆2一端通过第一铰链29连接，第二杆2另一端与第三杆3一端通过第二铰链30连接，第三杆3另一端与第四杆4一端通过第三铰链31连接，第四杆4另一端与第五杆5一端通过第四铰链32连接，第五杆5另一端与第六杆6一端通过第五铰链33连接，第六杆6另一端与第一杆1另一端通过第六铰链34连接，第一铰链19和第四铰链32轴线平行，第二铰链30、第三铰链31、第五铰链33和第六铰链34轴线平行，第一铰链29与第二铰链30轴线垂直；

所述第二闭链六杆机构包括第七杆7、第八杆8、第九杆9、第十杆10、第十一杆11和第十二杆12，第七杆7一端与第八杆8一端通过第七铰链35连接，第八杆8另一端与第九杆9一端通过第八铰链36连接，第九杆9另一端与第十杆10一端通过第九铰链37连接，第十杆10另一端与第十一杆11一端通过第十铰链38连接，第十一杆11另一端与第十二杆12一端通过第十一铰链39连接，第十二杆12另一端与第七杆7另一端通过第十二铰链40连接，第七铰链35和第十铰链38轴线平行，第八铰链36、第九铰链37、第十一铰链39和第十二铰链40轴线平行，第七铰链35与第八铰链36轴线垂直，且与第一铰链29轴线平行；

所述八个开链机械腿包括第一开链机械腿、第二开链机械腿、第三开链机械腿、第四开链机械腿、第五开链机械腿、第六开链机械腿、第七开链机械腿和第八开链机械腿，第一开链机械腿包括第一连杆59、第一大腿杆13和第一小腿杆14，第一大腿杆13一端通过第十三铰链41与第一连杆59连接，另一端通过第十四铰链42与第一小腿杆14连接，第一连杆59与第一杆1铰接，第二开链机械腿包括第二连杆60、第二大腿杆15和第二小腿杆16，第二大腿杆15一端通过第十五铰链43与第二连杆16连接，另一端通过第十六铰链44与第二小腿杆16连接，第二连杆60与第二杆2铰接，第三开链机械腿包括第三连杆61、第三大腿杆17和第三小腿杆18，第三大腿杆17一端通过第十七铰链45与第三连杆61连接，另一端通过第十八铰链46与第三小腿杆18连接，第三连杆61与第四杆4铰接，第四开链机械腿包括第四连杆62、第四大腿杆19和第四小腿杆20，第四大腿杆19一端通过第十九铰链47与第四连杆62连接，另一端通过第二十铰链48与第四小腿杆20连接，第四连杆62与第五杆5铰接，第五开链机械腿包括第五连杆63、第五大腿杆21和第五小腿杆22，第五大腿杆21一端通过第二十一铰链49与第五连杆63连接，另一端通过第二十二铰链50与第五小腿杆22连接，第五连杆63与第七杆7铰接，第六开链机械腿包括第六连杆64、第六大腿杆23和第六小腿杆24，第六大腿杆23一端通过第二十三铰链51与第六连杆64连接，另一端通过第二十四铰链52与第六小腿杆24连接，第六连杆64与第八杆8铰接，第七开链机械腿包括第七连杆65、第七大腿杆25和第七小腿杆26，第七大腿杆25一端通过第二十五铰链53与第七连杆65连接，另一端通过第二十六铰链54与第七小腿杆连接，第七连杆65与第十杆10铰接，第八开链机械腿包括第八连杆66、第八大腿杆27和第八小腿杆28，第八大腿杆27一端通过第二十七铰链55与第八连杆28连接，另一端通过第二十八铰链56与第八小腿杆28连接，第八连杆66与第十一杆11铰接。第十三铰链41、第十四铰链42、第十五铰链43、第十六铰链44、第十七铰链45、第十八铰链46、第十九铰链47、第二十铰链48、第二十一铰链49、第二十二铰链50、第二十三铰链51、第二十四铰链52、第二十五铰链53、第二十六铰链54、第二十七铰链55及第二十八铰链56轴线平行。

第六杆6与第十二杆12通过第二十九铰链57连接，第三杆3与第九杆9通过第三十铰链58连接，第二十九铰链57和第三十铰链58轴线平行，与第一铰链29轴线垂直；

一种八足步进式机器人机构，第一杆1、第二杆2、第四杆4和第五杆5长度相同，第三杆3和第六杆6长度相同；第七杆7、第八杆8、第十杆10和第十一杆11长度相同，第九杆9和第十二杆10长度相同。

一种八足步进式机器人机构，第一大腿杆13、第二大腿杆15、第三大腿杆17和第四大腿杆19长度相同，第一小腿杆14、第二小腿杆16、第三小腿杆18和第四小腿杆20长度相同，第五大腿杆21、第六大腿杆23、第七大腿杆25和第八大腿杆27长度相同，第五小腿杆22、第六小腿杆24、第七小腿杆26和第八小腿杆28长度相同。

图1-图7为此八足步进式机器人机构的第一构态，此构态为机器人机构的主要工作状态，两个闭链六杆机构的变形为主要驱动源，八个开链机械腿为辅助驱动源，通过驱动第二十九铰链57和第三十铰链58实现闭链六杆机构的变形，当两个闭链六杆机构变形方向不一致时，驱动机器人机构前进或者改变机身宽度，如图5或图6；当两个六杆并联机构变形方向一致或者其中一个闭链六杆不变形，另一个闭链六杆机构变形时，可以灵活实现转向，如图2、图3及图4；机器人机构实现俯仰动作如图7。第三十铰链58未连接时，驱动第一铰链29、第四铰链32、第八铰链36、及第十铰链38可以是实现机器人的俯仰动作；图8-图9为此八足步进式机器人机构的第二构态，此时八个开链机械腿为主要驱动源，驱动第一连杆59、第二连杆60、第三连杆61、第四连杆62、第五连杆63、第六连杆64、第七连杆65、第八连杆66，以及两个闭链六杆机构变形可以实现机器人机构的灵活转向，及俯仰动作。

Claims (3)

1.一种八足步进式机器人机构，包括两个闭链六杆机构和八个开链机械腿，其特征在于，所述两个闭链六杆机构包括第一闭链六杆机构和第二闭链六杆机构；

所述第一闭链六杆机构包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆和第六杆，第一杆一端与第二杆一端通过第一铰链连接，第二杆另一端与第三杆一端通过第二铰链连接，第三杆另一端与第四杆一端通过第三铰链连接，第四杆另一端与第五杆一端通过第四铰链连接，第五杆另一端与第六杆一端通过第五铰链连接，第六杆另一端与第一杆另一端通过第六铰链连接，第一铰链和第四铰链轴线平行，第二铰链、第三铰链、第五铰链和第六铰链轴线平行，第一铰链与第二铰链轴线垂直；

所述第二闭链六杆机构包括第七杆、第八杆、第九杆、第十杆、第十一杆和第十二杆，第七杆一端与第八杆一端通过第七铰链连接，第八杆另一端与第九杆一端通过第八铰链连接，第九杆另一端与第十杆一端通过第九铰链连接，第十杆另一端与第十一杆一端通过第十铰链连接，第十一杆另一端与第十二杆一端通过第十一铰链连接，第十二杆另一端与第七杆另一端通过第十二铰链连接，第七铰链和第十铰链轴线平行，第八铰链、第九铰链、第十一铰链和第十二铰链轴线平行，第七铰链与第八铰链轴线垂直，且与第一铰链轴线平行；

所述八个开链机械腿包括第一开链机械腿、第二开链机械腿、第三开链机械腿、第四开链机械腿、第五开链机械腿、第六开链机械腿、第七开链机械腿和第八开链机械腿，第一开链机械腿包括第一连杆、第一大腿杆和第一小腿杆，第一大腿杆一端通过第十三铰链与第一连杆连接，另一端通过第十四铰链与第一小腿杆连接，第二开链机械腿包括第二连杆、第二大腿杆和第二小腿杆，第一连杆与第一杆铰接，第二大腿杆一端通过第十五铰链与第二连杆连接，另一端通过第十六铰链与第二小腿杆连接，第二连杆与第二杆铰接，第三开链机械腿包括第三连杆、第三大腿杆和第三小腿杆，第三大腿杆一端通过第十七铰链与第三连杆连接，另一端通过第十八铰链与第三小腿杆连接，第三连杆与第四杆铰接，第四开链机械腿包括第四连杆、第四大腿杆和第四小腿杆，第四大腿杆一端通过第十九铰链与第四连杆连接，另一端通过第二十铰链与第四小腿杆连接，第四连杆与第五杆铰接，第五开链机械腿包括第五连杆、第五大腿杆和第五小腿杆，第五大腿杆一端通过第二十一铰链与第五连杆连接，另一端通过第二十二铰链与第五小腿杆连接，第五连杆与第七杆铰接，第六开链机械腿包括第六连杆、第六大腿杆和第六小腿杆，第六大腿杆一端通过第二十三铰链与第六连杆连接，另一端通过第二十四铰链与第六小腿杆连接，第六连杆与第八杆铰接，第七开链机械腿包括第七连杆、第七大腿杆和第七小腿杆，第七大腿杆一端通过第二十五铰链与第七连杆连接，另一端通过第二十六铰链与第七小腿杆连接，第七连杆与第十杆铰接，第八开链机械腿包括第八连杆、第八大腿杆和第八小腿杆，第八大腿杆一端通过第二十七铰链与第八连杆连接，另一端通过第二十八铰链与第八小腿杆连接，第八连杆与第十一杆铰接，第十三铰链、第十四铰链、第十五铰链、第十六铰链、第十七铰链、第十八铰链、第十九铰链、第二十铰链、第二十一铰链、第二十二铰链、第二十三、第二十四铰链、第二十五铰链、第二十六铰链、第二十七铰链及第二十八铰链轴线平行；

第六杆与第十二杆通过第二十九铰链连接，第三杆与第九杆通过第三十铰链连接，第二十九铰链和第三十铰链轴线平行，与第一铰链轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的一种八足步进式机器人机构，第一杆、第二杆、第四杆和第五杆长度相同，第三杆和第六杆长度相同；第七杆、第八杆、第十杆和第十一杆长度相同，第九杆和第十二杆长度相同。

3.根据权利要求1所述的一种八足步进式机器人机构，第一大腿杆、第二大腿杆、第三大腿杆和第四大腿杆长度相同，第一小腿杆、第二小腿杆、第三小腿杆和第四小腿杆长度相同，第五大腿杆、第六大腿杆、第七大腿杆和第八大腿杆长度相同，第五小腿杆、第六小腿杆、第七小腿杆和第八小腿杆长度相同。