CN210939257U - 一种仿肢节拟合推进爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种仿肢节拟合推进爬行机器人，包括顶框架构、底框架构、左肢组系及右肢组系，且机器人布局结构呈对称分布。顶框架构包括前舵机、后舵机、前舵机框位，后舵机框位、挡护包络件。前舵机、后舵机分别通过螺丝紧固安装于前舵机框位、后舵机框位，挡护包络件两端分别与前舵机框位、后舵机框位焊接紧固。底框架构包括左肢框位，右肢框位、左肢轮足系、右肢轮足系。左肢框位、右肢框位分别通过螺丝与顶框架构紧固连接。左肢轮足系包括左中枢阵列轮轴系、左肢端阵列回转副、左肢阵列足。左肢阵列足包括同规制的四组肢节足。该仿肢节拟合推进爬行机器人能够在进行推进及爬步作业时，增加自身足进阻态表现，仿生度高。

Description

一种仿肢节拟合推进爬行机器人

技术领域

本实用新型涉及机械电子领域，具体涉及一种仿肢节拟合推进爬行机器人。

背景技术

仿生爬行机理类似于自然界中节肢纲目的生物机理，仿生爬行机器人可在陆地灵活的爬步行进，极具观赏性，可用于展厅展馆科普，也可用于陆地探测。陆上推进机理是仿生爬行动作效能的关键，仿肢节拟合推进富有阻态性，大多采用关节电机组或者初级连杆等方式，目前存在的方式存在结构电机安装不便、行进惯动性大和阻态拟合度低等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种仿肢节拟合推进爬行机器人，该仿肢节拟合推进结构能够在进行推进及爬步作业时，增加自身节肢阻态表现，结构新颖，创造性高。

本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种仿肢节拟合推进爬行机器人，包括顶框架构、底框架构、左肢组系及右肢组系，顶框架构包括前舵机、后舵机、前舵机框位，后舵机框位、挡护包络件，前舵机、后舵机承装于前舵机框位、后舵机框位，挡护包络件两端分别与前舵机框位、后舵机框位焊接相连；

底框架构包括左肢框位，右肢框位、左肢轮足系、右肢轮足系。左肢框位、右肢框位与顶框架构紧固相连；

左肢轮足系包括左中枢阵列轮轴系、左肢端阵列回转副件、左肢阵列足。左肢轮足系、右肢轮足系呈对称分部；

左肢阵列足球头端与左中枢阵列轮轴系球头孔构成球铰副连接，左肢阵列足中节孔横穿并与左肢端回转副件构成转动副连接。

优选的，所述顶框架构呈弧形块框状，顶框架构的下端与底框架构紧固相连。

优选的，所述挡护包络件呈弧形条状，挡护包络件的一端与前舵机框位焊接相连，挡护包络件的另一端与后舵机框位焊接相连。

优选的，所述底框架构呈纵列梯框形状，梯框内壁承装肢轮足系，每个肢足铰支端中穿对应位置梯框内腔。

优选的，所述左肢阵列足球头端、右肢阵列足球头端与左中枢阵列轮轴系、右中枢阵列轮轴系球头孔构成球铰副连接，左肢阵列足中节孔、右肢阵列足中节孔横穿并与左肢端回转副件、右肢端回转副件构成转动副连接。

优选的，所述左中枢阵列轮轴系、右中枢阵列轮轴系由异面五轴平行直齿啮合轮组构成，上层一级驱动轮与舵机输出端固连，下层二级传动轮、三级传动轮、四级传动轮、五级传动轮承装于底框架构梯框内壁。

优选的，所述左肢端阵列回转副件呈圆柱形状，中间开有矩形孔，且中部横向开有圆形通孔，圆柱上段、圆柱下段套装于底框架构梯框。

工作原理：

上述一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其动力来源为前舵机、后舵机。前舵机驱动右肢组系，后舵机驱动左肢轮系。在左肢组系内，左一肢足与左三肢足同步运动，其运动轨迹相同，左二肢足与左四肢足同步运动，其运动轨迹相同，在左肢组系内，左一肢足与左三肢足和左二肢足与左四肢足运动相位差为180°。在不同侧的组系间，右一肢足与右三肢足和左一肢足与左三肢足运动相位差为180°，右二肢足与右四肢足和左二肢足与左四肢足运动相位差为180°。在一个推进周期内，左二肢足与左四肢足、右一肢足与右三肢足和地面接触支撑躯干，左一肢足与左三肢足、右二肢足与右四肢足爬步运动，实现前进。而后左一肢足与左三肢足、右二肢足与右四肢足和地面接触支撑躯干，左二肢足与左四肢足、右一肢足与右三肢足爬步运动，实现前进。上述运动循环交替，实现机器人连续推进。

本实用新型的有益效果是：

上述一种仿肢节拟合推进爬行机器人，后舵机驱动相应左一级驱动轮，并梯级驱动左二传动轮、左三传动轮、左四传动轮、左五级传动轮，实现左肢阵列足差动步进运动。前舵机驱动相应右一级驱动轮，并梯级驱动右二传动轮、右三传动轮、右四传动轮、右五级传动轮，实现右肢阵列足差动步进运动。二级传动轮、四级传动轮为一阶同步进比相位，三传动轮、五级传动轮为二阶同步进比相位，一阶、二阶同步相位比差180°，从而实现了仿肢节拟合推进爬行机器人进行推进及爬步运动。

本实用新型中还设计的左肢端阵列回转副件、右肢端阵列回转副件，左肢端阵列回转副件、右肢端阵列回转副件呈圆柱外形，中部加工矩形孔，且横向开圆形通孔，圆柱上段、下段套装于底框架构梯框。左肢端阵列回转副件、右肢端阵列回转副件有效演化对应肢节足的纵摆、回还运动矢量，将肢节足一端的圆周运动传递函变为另一端仿节拟合运动，使得整个仿肢节拟合推进爬行机器人的爬步更柔和，使用寿命更长，结构更新颖，实用性更高。上述柔仿肢节拟合推进爬行机器人，能够在进行推进及爬步作业时，增加自身爬步阻态表现，降低作业惯动性，有效利用双组五级轮系的并性传动，提高行进速度，同时完成行为的原生质复现。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的结构侧视图。

图3是本实用新型的底框结构示意图。

图4是本实用新型的左一端回转副件局部放大图。

图5是本实用新型的推进过程状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

实施例1：

结合图1、图2、图3、图4和图5，一种仿肢节拟合推进爬行机器人，包括顶框架构1、底框架构2、左肢组系3及右肢组系4。顶框架构1包括前舵机11、后舵机12、前舵机框位13，后舵机框位14、挡护包络件15，前舵机、后舵机承装于前舵机框位、后舵机框位，挡护包络件15两端分别与前舵机框位、后舵机框位焊接相连；

底框架构2包括左肢框位21，右肢框位22。左肢框位21、右肢框位22与顶框架构1紧固相连。

左肢组系3包括左中枢阵列轮轴系31、左肢端阵列回转副件32、左肢阵列足33。左肢组系3、右肢组系4呈对称分部。

左肢端阵列回转副件32包括左一端回转副件320、左二端回转副件321、左三端回转副件322、左四端回转副件323。

左肢阵列足33包括左一肢足330、左二肢足331、左三肢足332、左四肢足333，左一肢足330球头端与左二级传动轮311球头孔构成球铰副连接，左一肢足330中节孔横穿并与左肢端回转副件32构成转动副连接。

顶框架构1呈弧形块框状，顶框架构的下端与底框架构2紧固相连。

挡护包络件15呈弧形条状，挡护包络件15的一端与前舵机框位13焊接相连，挡护包络件的另一端与后舵机框位14焊接相连。

底框架构2呈对称纵列梯框形状，梯框内壁承装左中枢阵列轮轴系31，左肢阵列足33铰支端中穿底框架构内腔。

左中枢阵列轮轴系31由平行直齿啮合轮系构成，左一级驱动轮310与后舵机14输出端固连，左二级传动轮311、左三级传动轮312、左四级传动轮313、左五级传动轮314分别承装于底框架构2梯框内壁。

左肢端阵列回转副件32呈圆柱形状，中间开有矩形孔，且中部横向开有圆形通孔，圆柱上段、下段套装于底框架构2。

上述一种仿肢节拟合推进爬行机器人，后舵机12驱动相应左一级驱动轮310，并梯级驱动左二传动轮311、左三传动轮312、左四传动轮313及左五级传动轮314，左二传动轮311、左三传动轮312、左四传动轮313及左五级传动轮314分别带动左一肢足330、左二肢足331、左三肢足332、左四肢足333实现左侧阶差爬步运动，同时前舵机11驱动右侧同配置的传动机构实现右侧阶差爬步运动，从而实现仿肢节拟合推进爬步运动。其中同侧系统的二级传动轮、四级传动轮为一阶同步进比相位，三级传动轮、五级传动轮为二阶同步进比相位，一阶、二阶同步相位比差180°，从而实现了双侧对谐合成爬步运动效果。

本实用新型中还设计的左肢端阵列回转副件32，左一端回转副件320、左二端回转副件321、左三端回转副件322及左四端回转副件323呈圆柱外形，中部加工矩形孔，且横向开圆形通孔，圆柱上段、下段套装于底框架构2。左肢端阵列回转副件32有效演化对应肢节足的纵摆、回还运动矢量，将肢节足一端的圆周运动传递函变为另一端仿节拟合运动，使得整个仿肢节拟合推进爬行机器人的爬步更柔和，使用寿命更长，结构更新颖，实用性更高。上述仿肢节拟合推进爬行机器人，能够在进行推进及爬步作业时，增加自身爬步阻态表现，降低作业惯动性，有效利用双组五级轮系的并性传动，提高行进速度，同时完成行为的原生质复现。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其特征在于，包括顶框架构、底框架构、左肢组系及右肢组系；

顶框架构包括前舵机、后舵机、前舵机框位、后舵机框位、挡护包络件，前舵机、后舵机承装于前舵机框位、后舵机框位，挡护包络件两端分别与前舵机框位、后舵机框位相连；

底框架构包括左肢框位、右肢框位、左肢轮足系、右肢轮足系，左肢框位、右肢框位与顶框架构相连；

左肢轮足系包括左中枢阵列轮轴系、左肢端阵列回转副、左肢阵列足，左肢轮足系、右肢轮足系呈对称分布；

左肢阵列足与左中枢阵列轮轴系连接，左肢阵列足与左肢端回转副件连接。

2.根据权利要求1所述的一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其特征在于，所述顶框架构呈弧形块框状，顶框架构的下端与底框架构相连。

3.根据权利要求2所述的一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其特征在于，所述挡护包络件呈弧形条状，挡护包络件的一端与前舵机框位相连，挡护包络件的另一端与后舵机框位相连。

4.根据权利要求1所述的一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其特征在于，所述底框架构呈纵列梯框形状，梯框内壁承装肢轮足系，每个肢足铰支端中穿对应位置梯框内腔。

5.根据权利要求1所述的一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其特征在于，所述左肢阵列足、右肢阵列足的球头端与左中枢阵列轮轴系、右中枢阵列轮轴系的球头孔构成球铰副连接，左肢阵列足、右肢阵列足的中节孔横穿并与左肢端回转副件、右肢端回转副件构成转动副连接。

6.根据权利要求4所述的一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其特征在于，所述左中枢阵列轮轴系、右中枢阵列轮轴系由异面五轴平行直齿啮合轮组构成，左一级驱动轮、右一级驱动轮与前舵机、后舵机输出端固连，对应的二级传动轮、三级传动轮、四级传动轮、五级传动轮分别承装于底框架构内壁两侧。

7.根据权利要求5所述的一种仿肢节拟合推进爬行机器人，其特征在于，所述左肢端阵列回转副件呈圆柱形状，中部加工矩形孔，且横向开圆形通孔，圆柱上段、圆柱下段套装于底框架构梯框。

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