CN208165136U - 一种弧腿式多足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弧腿式多足机器人，包括机身、在所述机身两侧设置的多个支撑腿以及为所述的支撑腿行走时提供驱动力的驱动部,所述的支撑腿包括腿部以及弧形足部；用以解决现有的多足机器人中足部为直腿式结构，在面临复杂地形时越障能力不强，无法通过复杂地形的问题；本实用新型提供的弧腿式多足机器人采用支撑腿交错布置，当路况良好时，弧腿式多足机器人具有轮式机器人的快速高效，可以快速行进，当路况不良时，支撑腿可利用其半圆形结构，实行爬、拉等动作，具有较强的越障能力。

Description

一种弧腿式多足机器人

技术领域

本实用新型涉及多足机器人，具体涉及一种弧腿式多足机器人。

背景技术

机器人技术是科学技术重大成就之一，现如今已被广泛用于工业技术、国防军事等技术领域。而随着科学技术的进步，机器人的研究已经不仅仅局限于结构化环境的定点作业，而更多地是向着非结构环境下的方向发展，这就要求机器人具备非结构化环境下的适应能力和自主能力。

众所周知，目前的勘测、巡视、侦察机器人的移动方式多为轮式或者履式，轮式移动机构对地形的依赖度较高，不适宜崎岖地形作业，在崎岖和松软路面不仅丧失低能耗的优势，甚至难以通行。履带式机器人虽然能够一定程度的适应松软路面，但仍然不具备很好的越障性能。相比之下，多足机器人仅需要满足一定的离散落足点需求即可实现跨越或攀爬障碍、通过崎岖和松软的路面，对这种地形的适应性较强，对环境的破坏程度也较小。多足机器人的身体与地面是分离的，这种机械结构的优点在于，机器人的身体可以平稳地运动而不必考虑地面的粗糙程度和腿的放置位置，并且可以实现对运动稳定性的主动控制的能力。多足机器人在生产生活中有着广泛的应用，但目前的国内外在多足机器人研究方面都处于比较初期的阶段。对多足机器人的研究对我国现在的生产生活有着重要意义。

现有的多足机器人中足部为直腿式结构，在面临复杂地形时越障能力不强，无法通过复杂地形。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种弧腿式多足机器人，用以解决现有技术中的多足机器人复杂地形下移动时越障能力不强的问题。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种弧腿式多足机器人，包括机身、在所述机身两侧设置的多个支撑腿以及为所述的支撑腿行走时提供驱动力的驱动部,所述的支撑腿包括腿部以及弧形足部。

进一步地，所述支撑腿的腿部与弧形足部为一体成型的弧状面。

进一步地，所述的支撑腿在所述的机身两侧成对设置，相邻两对所述的支撑腿交错设置。

进一步地，所述弧形足部的宽度小于所述弧形足部的弧长。

进一步地，在所述的弧形足部的弧面外侧上安装有减震条。

进一步地，所述的支撑腿通过转动部安装在所述的驱动部上，所述的转动部包括转动件以及在所述转动件上设置的用以与所述支撑腿的腿部连接的接触件。

进一步地，所述的支撑腿通过连接件与所述的转动部连接，所述的连接件包括顶板以及与所述的顶板垂直设置的侧板，所述的顶板与所述支撑腿的腿部连接，所述的侧板与所述的转动部的转动件连接。

进一步地，所述的驱动部包括编码器，所述编码器与电机的输入轴连接，所述电机的输出轴与减速器的输入端连接，所述减速器的输出轴伸入轴承座中与轴承连接。

进一步地，在所述轴承的内圈上安装有轴套，所述轴套的另一端连接所述的转动部，所述的轴套为同轴套设的两个直径不一的圆柱体。

进一步地，在所述机身内部沿中轴线方向安装有控制器以及电池，在所述的机身内部还安装有与所述驱动部配合的电机驱动器。

本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点:本实用新型提供的弧腿式多足机器人采用支撑腿交错布置，当路况良好时，弧腿式多足机器人具有轮式机器人的快速高效，可以快速行进，当路况不良时，支撑腿可利用其半圆形结构，实行爬、拉等动作，具有较强的越障能力；每条支撑腿单独由一个直流伺服减速器控制，整体上降低了控制的难度，提高了控制系统的稳定性；机身结构简单，强度较高，抗冲击与跌打。

附图说明

图1为本实用新型提供的弧腿式多足机器人的整体结构图；

图2为本实用新型提供的支撑腿结构图；

图3为本实用新型提供的一个实施例中的驱动部结构图；

图4为本实用新型提供的另一个实施例中的驱动部结构图；

图5为本实用新型提供的机身结构图。

图中标号代表：1-机身，2-支撑腿，3-驱动部，4-转动部，5-连接件，11-控制器，12-电池，13-电机驱动器，21-腿部，22-弧形足部，221-减震条，31-编码器，32-电机，33-减速器，34-轴承座，35-轴承，36-轴套，37-电机支架，41-转动件，42-接触件，51-顶板，52-侧板。

具体实施方式

遵从上述技术方案，如图1至图5所示，本实用新型公开了一种弧腿式多足机器人，包括机身1、在所述机身1两侧设置的多个支撑腿2以及为所述的支撑腿2行走时提供驱动力的驱动部3,所述的支撑腿2包括腿部21以及弧形足部22。

如图1所示，在机器人的机身两侧设置有多个支撑腿2，该支撑腿2个数可以自行设置，在本实施例中，在机身1两侧共设置有6个支撑腿2，形成六足机器人。

如图1所示，驱动部3为支撑腿2在行走时提供驱动力，支撑腿2包括腿部21以及与腿部连接的弧形足部22，腿部21可以是直线形，也可以是弧形等结构，该弧形足部22的弧度可以根据不同的工作环境进行自行设定，支撑腿2在驱动部3的驱动下进行往复旋转运动，以使机器人进行运动。

如图1所示，为使多足机器人能够具有良好的越障能力，弧形足部22的弧面外侧朝下与地面接触，即弧形足部22与地面之间仅有线接触，保证机器人在面临具有凸起的地面时能够灵活的通过。

支撑腿2的材质可以是铝合金、钢等，作为一种优选的实施方式，选择钢为支撑腿2的材质，耐冲击且具有减震作用。

现有技术的多足机器人中足腿大多为直腿式结构，因此在面对复杂地形时越障能力不强，无法在复杂的、具有凸起的地面上灵活的移动，而本方案中的多足机器人中采用了具有弧形足部22结构的支撑腿2，利用弧形足部22半圆形结构，实现爬、拉等动作，因此具有面对复杂地形时的较强的越障能力。

优选地，所述支撑腿2的腿部21与弧形足部22为一体成型的弧状面。

如图1所示，作为一种优选的实施方式，支撑腿2整体为一个圆弧，圆弧的上半部分作为腿部21，圆弧的下半部分与地面接触作为弧形足部22。

可选地，所述的支撑腿2在所述的机身1两侧成对设置，相邻两对所述的支撑腿2交错设置。

如图1所示，在机身1两侧设置成对的支撑腿2，即每一对支撑腿2包括位于机身1两侧的两个支撑腿2，以保证多足机器人能够稳定的行走，而不会出现倾倒。

如图1所示，相邻两对的支撑腿2交错设置，第一排的其中一个支撑腿2以及与之同侧的第二排支撑腿2到机身1中轴线的距离不同，即在机身1两侧对称设置的每一个支撑腿2与其相邻的位于同侧的其他支撑腿2之间间隔设置，以使多个支撑腿2在运动时不会互相干扰。

可选地，所述弧形足部22的宽度小于所述弧形足部22的弧长。

为保证弧形足部22能够正常摆动以使多足机器人能够正常行进，设置弧形足部22的宽度小于弧形足部22的弧长。

可选地，在所述的弧形足部22的弧面外侧上安装有减震条221。

如图1所示，在弧形足部22弧面外侧与地面接触的支撑面上安装有减震条221，以保证多足机器人在行进的过程中的稳定性，该减震条221可以是橡胶材质、泡沫材质等，作为一种优选的实施方式，该减震条221为橡胶材质。

可选地，所述的支撑腿2通过转动部4安装在所述的驱动部3上，所述的转动部4包括转动件41以及在所述转动件41上设置的用以与所述支撑腿2的腿部连接的接触件42。

如图1所示，在支撑腿2与驱动部3之间还存在转动部4，以使支撑腿2通过转动部4与驱动部3进行连接。如图2所示，转动部4包括转动件41以及接触件42，转动件41与驱动部3连接，接触件42与支撑腿2连接，其中转动件41可以是长方体、圆柱体等结构，在本实施例中，转动件41为圆柱体，在圆柱体转动件41的侧面上设置有接触件42，该接触件42的形状与支撑腿2一致，该接触件42与支撑腿2的腿部21时刻接触以使得转动部4将支撑腿2与驱动部3进行连接。

为保持接触件42与支撑腿2的腿部21时刻接触，可以通过螺栓固定、连接件连接等方式。

可选地，所述的支撑腿2通过连接件5与所述的转动部4连接，所述的连接件5包括顶板51以及与所述的顶板51垂直设置的侧板52，所述的顶板51与所述支撑腿2的腿部21连接，所述的侧板52与所述的转动部4的转动件41连接。

在本实施例中，如图2所示，为使支撑腿2能够时刻保持与转动部4的接触，采用连接件5将支撑腿2与转动部4连接，该连接件5包括顶板51以及垂直于顶板设置的侧板52，顶板51与支撑腿2的腿部21连接，将支撑腿2固定在顶板51与转动部4的接触件42之间，侧板52与转动部4的转动件41连接，以使得转动部4在转动时，能够通过连接件5带动支撑腿2进行活动。

可选地，所述的驱动部3包括电机32，所述电机32的输入端与编码器31连接，所述电机32的输出轴与减速器33的输入端连接，所述减速器33的输出轴伸入轴承座34中与轴承35连接。

如图3所示，在本实施例中，驱动部3的核心为电机32，电机32的输出轴连接减速器33的输入，通过在电机32的输出轴设置了减速器33，使得由电机32输出的转动力加大，以带动支撑腿2进行运动；为监控电机32的转速，在电机32的输入端加入了编码器31。

另外，由于电机32以及减速器33在工作的过程中会产生震动，因此在电机32的外侧加入了电机支架37，如图4所示，将电机32及减速器33安装在电机支架37的内部以固定电机32及减速器33的位置。

可选地，在所述轴承35的内圈上安装有轴套36，所述的轴套36为同轴套设的两个直径不一的圆柱体，所述的轴套36一端连接所述的转动部4，所述的轴套36的另一端与所述的减速器33的输出轴连接。

如图3所示，为延长减速器33输出轴的长度，在轴承35的内圈上安装有轴套36，轴套36的结构为同轴套设的两个直径不一的圆柱体，其中轴套36直径较小的一端设置有通孔，减速器33输出轴伸入通孔中与轴套36连接，轴套36直径较大的一端与转动部4连接，减速器33的输出轴带动轴套36在轴承35内进行转动，轴套36连接转动部4，因此实现了由减速器33带动转动部4进行转动。

轴承35、轴承座34、轴套36、转动部4、连接件5可以采用钢、铝合金作为材料，作为一种优选的实施方式，采用铝合金作为材料，减轻机器人的重量。

可选地，在所述机身1内部沿中轴线方向安装有控制器11以及电池12，在所述的机身1内部还安装有与所述驱动部3配合的电机驱动器13。

如图5所示，控制器11通过电机驱动器13控制支撑腿2进行活动，电池12为多足机器人提供电力，将控制器11以及电池12沿机身1的中轴线安装在机身1内部，以保证机器人在行走时，其重心的投影落在三角区域内，以如图1所示的六足机器人为例，将控制器11以及电池12沿机身1的中轴线安装，在六足机器人在行走时，其重心投影落在三条腿组成的三角区域内部。

控制器11可以是单片机、ARM等，在本实施例中，选择STM32核心板作为控制器11，并且采用CAN总线完成整个机器人的通信。

机身1的材质可以是钢、铝合金、碳纤维等，在本实施例中采用碳纤维作为机身1的材质，在具有较高强度的同时减轻机器人的重量。

Claims (10)

1.一种弧腿式多足机器人，包括机身(1)、在所述机身(1)两侧设置的多个支撑腿(2)以及为所述的支撑腿(2)行走时提供驱动力的驱动部(3),其特征在于，所述的支撑腿(2)包括腿部(21)以及弧形足部(22)。

2.如权利要求1所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，所述的腿部(21)与弧形足部(22)为一体成型的弧状面。

3.如权利要求1所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，所述的支撑腿(2)在所述的机身(1)两侧成对设置，相邻两对所述的支撑腿(2)交错设置。

4.如权利要求1所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，所述弧形足部(22)的宽度小于所述弧形足部(22)的弧长。

5.如权利要求1所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，在所述的弧形足部(22)的弧面外侧上安装有减震条(221)。

6.如权利要求1所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，所述的支撑腿(2)通过转动部(4)安装在所述的驱动部(3)上，所述的转动部(4)包括转动件(41)以及在所述转动件(41)上设置的用以与所述支撑腿(2)的腿部(21)连接的接触件(42)。

7.如权利要求6所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，所述的支撑腿(2)通过连接件(5)与所述的转动部(4)连接，所述的连接件(5)包括顶板(51)以及与所述的顶板(51)垂直设置的侧板(52)，所述的顶板(51)与所述支撑腿(2)的腿部(21)连接，所述的侧板(52)与所述的转动部(4)的转动件(41)连接。

8.如权利要求7所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，所述的驱动部(3)包括电机(32)，所述电机(32)的输入端与编码器(31)连接，所述电机(32)的输出轴与减速器(33)的输入端连接，所述减速器(33)的输出轴伸入轴承座(34)中与轴承(35)连接。

9.如权利要求8所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，在所述轴承(35)的内圈上安装有轴套(36)，所述的轴套(36)为同轴套设的两个直径不一的圆柱体，所述的轴套(36)一端连接所述的转动部(4)，所述的轴套(36)的另一端与所述的减速器(33)的输出轴连接。

10.如权利要求1所述的弧腿式多足机器人，其特征在于，在所述机身(1)内部沿中轴线方向安装有控制器(11)以及电池(12)，在所述的机身(1)内部还安装有与所述驱动部(3)配合的电机驱动器(13)。