CN210852712U - 一种四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四足机器人，包括躯体、控制器、蓄电装置和四个电动走行机构，所述躯体包括前驱体和后躯体，所述前驱体和后躯体前后水平设置且所述后躯体位于所述前驱体的后方，所述前驱体和后躯体相互靠近的一端转动连接且二者可在水平面内左右摆转，其中两个电动走行机构安装在所述前驱体的两侧，余下两个电动走行机构分别安装在所述后躯体的两侧，四个所述电动走行机构分别与所述控制器电连接，四个所述电动走行机构用以共同支撑所述躯体并带动所述躯体移动。其结构简单，且移动灵活。

Description

一种四足机器人

技术领域

本实用新型属于机器人领域，尤其涉及一种四足机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，各种机器人开始应运而生，这些机器人在救灾、国防、生活、生产等方面发挥着重要的作用。如今出现的四足机器人更是在生活，军事中发挥着极其重要的作用。传统的四足机器人，通过仿生的原理，按照生物的关节结构设计出机器人的各个部位。但是由于关节较多，自由度多，难以进行控制，成本较大；公开号为“CN107128394B”的专利申请公开了一种仿生机器人腿部机构，但其采用传统仿生的原理，机构复杂，控制系统复杂，成本高，空间利用率较小，且整个机构的刚度较差。公开号为“CN208181238U”公开了一种四足机器人其转弯功能靠重心偏移调节机构来实现，机构较为复杂，不易控制。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种移动灵活，仿生度高的四足四足类机器人。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种四足机器人，包括躯体、控制器、蓄电装置和四个电动走行机构，所述躯体包括前驱体和后躯体，所述前驱体和后躯体前后水平设置且所述后躯体位于所述前驱体的后方，所述前驱体和后躯体相互靠近的一端转动连接，且二者可在水平面内左右摆转，其中两个所述电动走行机构分别安装在所述前驱体的两侧，余下两个电动走行机构分别安装在所述后躯体的两侧，四个所述电动走行机构分别与所述控制器电连接，四个所述电动走行机构用以共同支撑所述躯体并带动所述躯体移动。

上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且通过四个所述电动走行机构分别将前驱体和后躯体支撑，并由四个电动走行机构来操控前驱体和后躯体之间的摆转角度，从而来实现机器人的转弯，其整体方案类似于四足类动物(猫、狗、牛)，如位于前方的两个电动走行机构走行的速度不一致，则由于速度差的存在会导致前驱体相对于后躯体转向。

上述技术方案中还包括摄像头，所述摄像头安装在所述前驱体的前端，且所述摄像头与所述控制器电连接。

上述技术方案的有益效果在于：设置摄像头便于机器人识别前方路况，以针对路况对走行路线作出及时的调整，其中，摄像头将其所拍摄的前方路况传送至控制器，由控制器调整四个电动走行机构的运动状态以调整机器人的走行姿势。

上述技术方案中所述前驱体和后躯体分别包括三根连接杆，六根所述连接杆首尾依次转动连接并围合形成一个方环形的躯体，所述躯体首尾各一根所述连接杆，且其两侧各两根所述连接杆，且两侧的四根所述连接杆长度一致，任意相邻两根连接杆可在水平面内摆转，其中，位于前方的三根连接杆构成所述前驱体，位于后方的三根连接杆构成所述后躯体，位于两侧的四根所述连接杆上分别安装有一个所述电动走行机构，且四个所述电动走行机构分布在同一矩形的四个拐角处。

上述技术方案的有益效果在于：如此使得前驱体和后躯体之间转向更加灵活。

上述技术方案中六根所述连接杆的六个转动连接处间隔安装有三个转向电机，且每个转向电机安装在与之相邻的一个所述连接杆上，其驱动端与另一个相邻所述连接杆传动连接，三个所述转向电机用以共同调节所述躯体形状以完成转向，每个所述转向电机分别与所述控制器电连接。

上述技术方案的有益效果在于：由三个转向电机共同维持六根所述连接杆的稳定性，使得六根所述连接杆围合形成的形状可控，同时由其操控整个机器人的转向，从而使得整个机器人的控制更加简化方便。

上述技术方案中所述电动走行机构包括壳体、电动驱动机构和走行件，每个所述壳体分别安装在对应所述连接杆上，且四个所述壳体位于同一矩形的四个拐角处，所述电动驱动机构分别安装在对应所述壳体内，且其驱动端延伸至伸出对应所述壳体外，所述走行件分别安装在对应所述电动驱动机构的驱动端，每个所述电动驱动机构分别与所述控制器电连接。

上述技术方案的有益效果在于：设置壳体一来为电驱动机构提供安装座，可提高电机的防水性能，另外可提高整个机器人的稳定性。

上述技术方案中所述电动驱动机构包括两个驱动电机，所述走行件包括第一关节杆、第二关节杆、第三关节杆、第四关节杆、第五关节杆和第六关节杆，两个所述驱动电机分别水平安装在对应所述壳体内且在对应所述壳体内沿前后方向间隔分布，且每个所述壳体内的两个驱动电机的驱动端均伸出至所述壳体外的同一侧，同侧两个所述壳体内的驱动电机的驱动端朝向一致，两侧的所述壳体内的驱动电机的驱动端的朝向相反，所述第一关节杆的一端与对应所述壳体内前方的所述驱动电机的驱动端垂直连接固定，所述第二关节杆的一端与对应所述壳体内后方的所述驱动电机的驱动端垂直连接固定，所述第三关节杆为L形且顶点朝上的弯折杆，且其弯折角度为钝角，所述第三关节杆的一端与所述第一关节杆的另一端转动连接，所述第二关节杆的另一端与所述第四关节杆转动连接，所述第四关节杆的另一端与所述第三关节杆弯折处转动连接，所述第五关节杆竖向设置在两个驱动电机的驱动端之间，且其上端与对应所述壳体靠近所述第一关节杆的一侧转动连接，所述第六关节杆前后设置，其后端与所述第三关节杆的另一端转动连接，所述第五关节杆的下端与所述第六关节杆的中部转动连接，所述第六关节杆的前端与所述第五关节杆连接处向下弯折后再向前弯折呈Z形，且其前端为所述走行件的着地点，每个所述驱动电机分别与所述控制器电连接。

上述技术方案的有益效果在于：由两个驱动电机驱动走行件走行，可根据两个驱动电机的转速来调整机器人的走行姿势和走行快慢，从而使得整个机器人仿生性更强。

上述技术方案中每个所述壳体分别通过摆转电机安装在对应所述连接杆上，所述摆转电机安装在对应所述连接杆上，且其驱动端朝前或朝后，所述壳体与所述摆转电机的驱动端传动连接，所述摆转电机用以驱动所述电动走行机构竖向左右摆转，且每个所述摆转电机分别与所述控制器电连接。

上述技术方案的有益效果在于：如此使得机器人在转弯时可通过摆转电机来四足的姿态，使得转弯时更加流畅。

上述技术方案中所述转向电机和摆转电机均为伺服制动电机。

上述技术方案的有益效果在于：使得摆转电机在停止转动时，电机的驱动端能保持制动，不会因受到外力而导致机器人垮塌或变形。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的四足机器人的结构简图；

图2为本实用新型实施例所述的躯体的结构简图；

图3为本实用新型实施例所述电动走行机构的结构简图；

图4为本实用新型实施例所述电动走行机构的剖视图；

图5为本实用新型实施例所述躯体转向时的简图。

图中：1躯体、11a前驱体、11b后躯体、111连接杆、12转向电机、2电动走行机构、22电动驱动机构、221驱动电机、23走行件、231第一关节杆、 232第二关节杆、233第三关节杆、234第四关节杆、235第五关节杆、236第六关节杆、3摄像头、4摆转电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种四足机器人，包括躯体1、控制器、蓄电装置和四个电动走行机构2，所述躯体1包括前驱体11a和后躯体11b，所述前驱体11a和后躯体11b前后水平设置且所述后躯体11b位于所述前驱体11a的后方，所述前驱体11a和后躯体11b相互靠近的一端转动连接且二者可在水平面内左右摆转，其中两个电动走行机构2安装在所述前驱体11a的两侧，余下两个电动走行机构2分别安装在所述后躯体11b的两侧，所述控制器和四个所述电动走行机构2分别与所述控制器电连接，四个所述电动走行机构2用以共同支撑所述躯体1并带动所述躯体1移动。其结构简单，且通过四个所述电动走行机构分别将前驱体和后躯体支撑，并由四个电动走行机构来操控前驱体和后躯体之间的摆转角度，从而来实现机器人的转弯，其整体方案类似于四足类动物，如位于前方的两个电动走行机构走行的速度不一致，则由于速度差的存在会导致前驱体相对于后躯体转向。

其中，还包括摄像头3，所述摄像头3安装在所述前驱体11a的前端，且所述摄像头3与所述控制器电连接。设置摄像头便于机器人识别前方路况，以针对路况对走行路线作出及时的调整，其中，摄像头将其所拍摄的前方路况传送至控制器，由控制器调整四个电动走行机构的运动状态以调整机器人的走行姿势。

如图2所示，上述技术方案中所述前驱体11a和后躯体11b分别包括三根连接杆111，六根所述连接杆111首尾依次转动连接并围合形成一个方环形的躯体，所述躯体1首尾各一根所述连接杆111，且其两侧各两根所述连接杆 111，且两侧的四根所述连接杆111长度一致，任意相邻两根连接杆111可在水平面内摆转，其中，位于前方的三根连接杆111构成所述前驱体11a，位于后方的三根连接杆111构成所述后躯体11b，位于两侧的四根所述连接杆111 上分别安装有一个所述电动走行机构2，且四个所述电动走行机构2分布在同一矩形的四个拐角处。如此使得前驱体和后躯体之间转向更加灵活。

其中，上述技术方案中六根所述连接杆111的六个转动连接处间隔安装有三个转向电机12，且每个转向电机12安装在与之相邻的一个所述连接杆 111上，其驱动端与另一个相邻所述连接杆111传动连接，三个所述转向电机 12用以共同调节所述躯体1形状以完成转向，每个所述转向电机12分别与所述控制器电连接。由三个转向电机共同维持六根所述连接杆的稳定性，使得六根所述连接杆围合形成的形状可控，同时由其操控整个机器人的转向，从而使得整个机器人的控制更加简化方便，其中，所述躯体在转向时的形状图如图5所示。

其中，上述技术方案中每个所述壳体21分别通过摆转电机4安装在对应所述连接杆111，所述摆转电机4安装在对应所述连接杆111上，且其驱动端朝前或朝后，所述壳体21与所述摆转电机4的驱动端传动连接，所述摆转电机4用以驱动所述电动走行机构2竖向左右摆转，且每个所述摆转电机4分别与所述控制器电连接。其结构简单，便于机器人在转弯时，调整四足的姿态，使得转弯时更加流畅。

其中，上述技术方案中所述电动走行机构2包括壳体21、电动驱动机构 22和走行件23，每个所述壳体21分别安装在对应所述连接杆111上，且四个所述壳体21位于同一矩形的四个拐角处，所述电动驱动机构22分别安装在对应所述壳体21内，且其驱动端延伸至伸出对应所述壳体21外，所述走行件23分别安装在对应所述电动驱动机构22的驱动端，每个所述电动驱动机构22分别与所述控制器电连接。当然，所述走行件可以是轮子，分别由四个电动驱动机构驱动四个轮子转动，可形成一个类似于车辆的机器人。

其中，如图3和图4所示，上述技术方案中所述电动驱动机构22包括两个驱动电机221，所述走行件23包括第一关节杆231、第二关节杆232、第三关节杆233、第四关节杆234、第五关节杆235和第六关节杆236，两个所述驱动电机221分别水平安装在对应所述壳体21内且在对应所述壳体21内沿前后方向间隔分布，且每个所述壳体21内的两个驱动电机221的驱动端均伸出至所述壳体21的同一侧，同侧两个所述壳体21内的驱动电机221的驱动端朝向一致，两侧的所述壳体21内的驱动电机221的驱动端的朝向相反，所述第一关节杆231的一端与对应所述壳体21内前方的所述驱动电机221的驱动端垂直连接固定，所述第二关节杆232的一端与对应所述壳体21内后方的所述驱动电机221的驱动端垂直连接固定，所述第三关节杆233为L形且顶点朝上的弯折杆，且其弯折角度为钝角，所述第三关节杆233的一端与所述第一关节杆231的另一端转动连接，所述第二关节杆232的另一端与所述第四关节杆234转动连接，所述第四关节杆234的另一端与所述第三关节杆233 弯折处转动连接，所述第五关节杆235竖向设置在两个驱动电机221的驱动端之间，且其上端与对应所述壳体21靠近所述第一关节杆231的一侧转动连接，所述第六关节杆236前后设置，其后端与所述第三关节杆233的另一端转动连接，所述第五关节杆235的下端与所述第六关节杆236的中部转动连接，所述第六关节杆236的前端与所述第五关节杆235连接处向下弯折后再向前弯折呈Z形，且其前端为所述走行件23的着地点，每个所述驱动电机221 分别与所述控制器电连接。其结构简单，整个走行件模仿四足动物的肢体(其中上述各关节杆相互转动连接处的转动方式均是沿前后方向在竖直面内摆转)。

上述技术方案中所述转向电机和摆转电机4均为伺服制动电机，使得摆转电机在停止转动时，电机的驱动端能保持制动，不会因受到外力而导致机器人垮塌或变形。

每个电动走行机构对应的两个驱动电机都以顺时针方向转动以驱动其对应的走行件运动，当两个驱动电机转速不同时，对应的走行件的走行步态也会调整，从而使得整个机器人以不同的姿态行走；当机器人运动到周围环境不同的地方，机器人上的摄像头3会感知环境的变化，并将信息传到控制器由控制器控制转向电机转动使得前驱体和后躯体之间相对摆转以供机器人转向或避障，此时还可配合以各个摆转电机进行摆转以调节各电动走行机构相对于所述躯体的角度以保持机器人的稳定性。

其中，所述蓄电装置可由四个蓄电池组成，四个蓄电池分别置于四个所述盒体内，且四个所述蓄电池串联或并联在一起形成一个电源，而控制器优选的采用高性能的芯片或arm系列单片机。

其中，所述驱动电机为伺服电机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种四足机器人，其特征在于，包括躯体(1)、控制器、蓄电装置和四个电动走行机构(2)，所述躯体(1)包括前驱体(11a)和后躯体(11b)，所述前驱体(11a)和后躯体(11b)前后水平设置，且所述后躯体(11b)位于所述前驱体(11a)的后方，所述前驱体(11a)和后躯体(11b)相互靠近的一端转动连接且二者可在水平面内左右摆转，其中两个所述电动走行机构(2)分别安装在所述前驱体(11a)的两侧，余下两个所述电动走行机构(2)分别安装在所述后躯体(11b)的两侧，四个所述电动走行机构(2)分别与所述控制器电连接，四个所述电动走行机构(2)用以共同支撑所述躯体(1)并带动所述躯体(1)移动。

2.根据权利要求1所述的四足机器人，其特征在于，还包括摄像头(3)，所述摄像头(3)安装在所述前驱体(11a)的前端，且所述摄像头(3)与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的四足机器人，其特征在于，所述前驱体(11a)和后躯体(11b)分别包括三根连接杆(111)，六根所述连接杆(111)首尾依次转动连接并围合形成一个方环形的躯体，所述躯体(1)首尾各一根所述连接杆(111)，且其两侧各两根所述连接杆(111)，且两侧的四根所述连接杆(111)长度一致，任意相邻两根连接杆(111)可在水平面内摆转，其中，位于前方的三根连接杆(111)构成所述前驱体(11a)，位于后方的三根连接杆(111)构成所述后躯体(11b)，位于两侧的四根所述连接杆(111)上分别安装有一个所述电动走行机构(2)，且四个所述电动走行机构(2)分布在同一矩形的四个拐角处。

4.根据权利要求3所述的四足机器人，其特征在于，六根所述连接杆(111)的六个转动连接处间隔安装有三个转向电机(12)，且每个转向电机(12)安装在与之相邻的一个所述连接杆(111)上，其驱动端与另一个相邻所述连接杆(111)传动连接，三个所述转向电机(12)用以共同调节所述躯体(1)形状以完成转向，每个所述转向电机(12)分别与所述控制器电连接。

5.根据权利要求4所述四足机器人，其特征在于，所述电动走行机构(2)包括壳体(21)、电动驱动机构(22)和走行件(23)，每个所述壳体(21)分别安装在对应的所述连接杆(111)上，且四个所述壳体(21)位于同一矩形的四个拐角处，所述电动驱动机构(22)分别安装在对应的所述壳体(21)内，且其驱动端延伸至伸出对应所述壳体(21)外，所述走行件(23)分别安装在对应所述电动驱动机构(22)的驱动端，每个所述电动驱动机构(22)分别与所述控制器电连接。

6.根据权利要求5所述四足机器人，其特征在于，所述电动驱动机构(22)包括两个驱动电机(221)，所述走行件(23)包括第一关节杆(231)、第二关节杆(232)、第三关节杆(233)、第四关节杆(234)、第五关节杆(235)、第六关节杆(236)和第七关节杆，两个所述驱动电机(221)分别水平安装在对应所述壳体(21)内，且在对应的所述壳体(21)内沿前后方向间隔分布，且每个所述壳体(21)内的两个驱动电机(221)的驱动端均伸出至所述壳体(21)的同一侧，同侧两个所述壳体(21)内的驱动电机(221)的驱动端朝向一致，两侧的所述壳体(21)内的驱动电机(221)的驱动端的朝向相反，所述第一关节杆(231)的一端与对应的所述壳体(21)内前方的所述驱动电机(221)的驱动端垂直连接固定，所述第二关节杆(232)的一端与对应所述壳体(21)内后方的所述驱动电机(221)的驱动端垂直连接固定，所述第三关节杆(233)为L形且顶点朝上的弯折杆且其弯折角度为钝角，所述第三关节杆(233)的一端与所述第一关节杆(231)的另一端转动连接，所述第二关节杆(232)的另一端与所述第四关节杆(234)转动连接，所述第四关节杆(234)的另一端与所述第三关节杆(233)弯折处转动连接，所述第五关节杆(235)竖向设置于两个所述驱动电机(221)的驱动端之间，且其上端与对应的所述壳体(21)靠近所述第一关节杆(231)的一侧转动连接，所述第六关节杆(236)前后设置，其后端与所述第三关节杆(233)的另一端转动连接，所述第五关节杆(235)的下端与所述第六关节杆(236)的中部转动连接，所述第六关节杆(236)的前端与所述第五关节杆(235)连接处向下弯折后再向前弯折呈Z形，且其前端为所述走行件(23)的着地点，每个所述驱动电机(221)分别与所述控制器电连接。

7.根据权利要求5所述四足机器人，其特征在于，每个所述壳体(21)分别通过摆转电机(4)安装在对应的所述连接杆(111)上，所述摆转电机(4)安装在对应的所述连接杆(111)上，且其驱动端朝前或朝后，所述壳体(21)与所述摆转电机(4)的驱动端传动连接，所述摆转电机(4)用以驱动所述电动走行机构(2)竖向左右摆转，且每个所述摆转电机(4)分别与所述控制器电连接。

8.根据权利要求7所述四足机器人，其特征在于，所述转向电机和摆转电机(4)均为伺服制动电机。

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