CN211543730U - 一种轻型电动四足机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于四足机器人技术领域，尤其涉及一种轻型电动四足机器人，包括躯干、四条腿部和用于驱动腿部运动的驱动机构，躯干采用框架结构，四条腿部分别位于躯干的四个角，腿部包括大腿、小腿和连杆；驱动机构包括依次设置的第三电机、第二电机座、第二电机、第一电机座和第一电机，第三电机固定设置在躯干上，第一电机、第二电机和第三电机的输出端均水平设置，且第三电机的输出端朝向该四足机器人的运动方向，第一电机和第二电机的输出端均垂直于该四足机器人的运动方向；小腿的底端为足端，小腿的顶端与大腿的底端转动连接，大腿的顶端与第一电机座固定连接，小腿的顶端与连杆的底端转动连接，连杆的顶端与第一电机的输出端传动连接。

Description

一种轻型电动四足机器人

技术领域

本实用新型属于四足机器人技术领域，尤其涉及一种轻型电动四足机器人。

背景技术

四足机器人因其地形适应能力强、运动灵活，能耗低等特点，近年来一直是国内外研究的热点，而我国对四足机器人的研究起步较晚，相关研究亟待提到。与液压四足机器人相比，电动四足机器人又以其环保、安静、能量利用率高等优点尤被重视，但是受限于目前电池研究的瓶颈，其续航能力一直无法得到较大突破，所以目前国内外研究人员都把目光放在电动四足机器人本身机构的优化上，希望研究出满足结构强度的前提下，尽量轻量化。

现有技术的缺陷和不足：

1.机身自重大，能耗较高；

2.结构臃肿，不能用于狭小地形；

3.结构复杂、工艺繁琐。

实用新型内容

为解决现有技术存在的电动四足机器人机身自重大、结构臃肿和结构复杂的问题，本实用新型提供一种轻型电动四足机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下，一种轻型电动四足机器人，包括躯干、四条腿部和用于驱动所述腿部运动的驱动机构，所述躯干采用框架结构，四条所述腿部分别位于躯干的四个角，所述腿部包括大腿、小腿和连杆；所述驱动机构包括第一电机、第二电机和第三电机，所述第三电机固定设置在躯干上，所述第三电机的输出端固定设置有第二电机座，所述第二电机固定设置在第二电机座上，所述第二电机的输出端固定设置有第一电机座，所述第一电机固定设置在第一电机座上，所述第一电机、第二电机和第三电机的输出端均水平设置，且所述第三电机的输出端朝向该四足机器人的运动方向，所述第一电机和第二电机的输出端均垂直于该四足机器人的运动方向；

所述小腿的底端为足端，所述小腿的顶端与大腿的底端转动连接，所述大腿的顶端与第一电机座固定连接，所述小腿的顶端与连杆的底端转动连接，所述连杆的顶端与第一电机的输出端传动连接。

作为优选，所述躯干包括若干支撑杆和若干支架，若干所述支架沿该四足机器人的运动方向依次设置，所述支撑杆的轴向朝向该四足机器人的运动方向，且所述支撑杆与若干所述支架固定连接，若干所述支撑杆沿支架的四周分布。若干支撑杆和若干支架构成的躯干，重量轻、结构合理牢靠、结构简单以及便于制造装配。

作为优选，所述支撑杆的数量为四根，四根所述支撑杆分布在支架的四个角。保证躯干稳定牢靠的前提下，进一步减轻躯干的重量。

作为优选，所述第二电机座包括左支座和右支座，所述右支座与第三电机的输出端传动连接，所述左支座上固定设置有连接轴，所述连接轴通过轴承与躯干传动连接。第二电机座采用分体式结构有效减轻重量，左支座上的连接轴过轴承与躯干传动连接，提高第二电机座设置的稳定可靠性，提高该四足机器人的稳定可靠性。

作为优选，所述第一电机和第二电机的输出轴相对设置，所述第一电机座上开设有用于容纳连杆顶端的容纳腔，所述连杆的顶端通过法兰与第一电机的输出端传动连接。驱动机构设置更加合理紧凑，减小该四足机器人的体积。

作为优选，所述小腿的顶端与大腿的底端通过销轴转动连接，所述小腿的顶端与连杆的底端通过插销转动连接。连接结构简单可靠，便于装配。

作为优选，所述足端采用氯丁橡胶材料制成，所述足端与小腿的底端通过过盈固定连接。氯丁橡胶具有耐油、耐热、耐燃等良好的物理机械性能，适合足式机器人在复杂场景中的行走，使用寿命长；而且氯丁橡胶具有很好的弹性，作为足端可以吸收很多振动的能量，起到被动柔顺的效果，利于四足机器人平稳行走。

作为优选，所述躯干和腿部均采用7075优质铝合金。保证该四足机器人结构强度的同时，较大的轻量化。

有益效果：

(1)本实用新型的轻型电动四足机器人，把各腿部的驱动机构都集中在躯干四个角落成对称分布式，结构合理，同时减小腿部重量，让腿部能设计的更加纤细、简洁，降低运动过程中由于腿部的惯性过大造成的抖动和前移等不可控的异常运动，综合性能好，腿部结构设计简单；

(2)本实用新型的轻型电动四足机器人，足端采用氯丁橡胶材料制成，此种橡胶具有耐油、耐热、耐燃等良好的物理机械性能，适合足式机器人在复杂场景中的行走，使用寿命长；而且橡胶具有很好的弹性，作为足端可以吸收很多振动的能量，起到被动柔顺的效果，利于四足机器人平稳行走；

(3)本实用新型的轻型电动四足机器人，结构设计合理紧凑，体积小，躯干在保留足够的强度，预留好后期各部件的安装空间后，采用框架结构，极大程度的缩减了材料的使用，保证结构设计的轻量化，制造成本低、安装简单。

附图说明

图1是本实用新型轻型电动四足机器人的立体结构示意图；

图2是图1中A的局部放大示意图；

图3是本实用新型轻型电动四足机器人的驱动机构和腿部配合的立体结构示意图；

图4是本实用新型轻型电动四足机器人的另一角度立体结构示意图；

图5是图4中B的局部放大示意图；

图6是本实用新型轻型电动四足机器人的腿部的剖视示意图；

图中：1、躯干，11、支撑杆，12、支架，2、腿部，21、大腿，22、小腿，221、足端，23、连杆，24、销轴，25、插销，3、驱动机构，31、第一电机，32、第二电机，33、第三电机，34、第二电机座，341、左支座，342、右支座，343、连接轴，35、轴承，36、第一电机座，361、容纳腔，37、法兰，371、驱动轴。

具体实施方式

实施例

如图1～6所示，一种轻型电动四足机器人，包括躯干1、四条腿部2和用于驱动所述腿部2运动的驱动机构3，所述躯干1和腿部2均采用7075优质铝合金，所述躯干1采用框架结构，所述躯干1包括若干支撑杆11和若干支架12，若干所述支架12沿该四足机器人的运动方向依次设置，所述支撑杆11的轴向朝向该四足机器人的运动方向，且所述支撑杆11与若干所述支架12固定连接，若干所述支撑杆11沿支架12的四周分布；本实施例的所述支撑杆11的数量为四根，四根所述支撑杆11分布在支架12的四个角；

如图1～3所示，四条所述腿部2分别位于躯干1的四个角，所述腿部2包括大腿21、小腿22和连杆23；所述驱动机构3包括第一电机31、第二电机32和第三电机33，所述第三电机33固定设置在躯干1上，具体地，第三电机33通过螺栓固定设置在与其相邻的支架12上，所述第三电机33的输出端固定设置有第二电机座34，所述第二电机32通过螺栓固定设置在第二电机座34上，所述第二电机32的输出端固定设置有第一电机座36，所述第一电机31通过螺栓固定设置在第一电机座36上，所述第一电机31、第二电机32和第三电机33的输出端均水平设置，且所述第三电机33的输出端朝向该四足机器人的运动方向，所述第一电机31和第二电机32的输出端均垂直于该四足机器人的运动方向；

如图1、3、4、5和6所示，所述小腿22的底端为足端221，所述足端221采用氯丁橡胶材料制成，所述足端221与小腿22的底端通过过盈固定连接；所述小腿22的顶端与大腿21的底端转动连接，所述大腿21的顶端与第一电机座36固定连接，所述小腿22的顶端与连杆23的底端转动连接，所述连杆23的顶端与第一电机31的输出端传动连接；具体地，大腿21的顶端通过螺栓与第一电机座36固定连接，所述小腿22的顶端与大腿21的底端通过销轴24转动连接，所述小腿22的顶端与连杆23的底端通过插销25转动连接。

如图2和3所示，为了提高该第二电机座34固定设置的稳定性，以及减少第二电机座34的质量，所述第二电机座34包括左支座341和右支座342，所述右支座342与第三电机33的输出端传动连接，所述左支座341上固定设置有连接轴343，所述连接轴343通过轴承35与躯干1传动连接，具体地，连接轴343通过轴承35与其相邻的支架12传动连接。

如图2、3和6所示，所述第一电机31和第二电机32的输出轴相对设置，所述第一电机座36上开设有用于容纳连杆23顶端的容纳腔361，所述连杆23的顶端通过法兰37与第一电机31的输出端传动连接，具体地，所述法兰37上固定设置有驱动轴371，驱动轴371的轴线与第一电机31的输出端轴线方向相同，所述连杆23的顶端固定套设在驱动轴371上。

工作原理如下：

第一电机31控制小腿22前后运动，第二电机32控制大腿21前后运动，第三电机33控制腿部2侧摆运动，降低了运动控制的难度，并能完成类似四足动物的多种运动步态；小腿22和大腿21的结构设计，相较于仿生的四足动物模型，经过了优化，保证能满足运动强度、适应多种复杂地形；各腿部2的驱动机构3都集中在躯干1四个角落成对称分布式，结构合理，同时减小腿22部2重量，让腿部2能设计的更加纤细、简洁，降低运动过程中由于腿部2的惯性过大造成的抖动和前移等不可控的异常运动，综合性能好，腿部2结构设计简单；躯干1采用框架结构，极大程度的缩减了材料的使用，保证结构设计的轻量化，制造成本低、安装简单。

Claims (8)

1.一种轻型电动四足机器人，其特征在于：包括躯干(1)、四条腿部(2)和用于驱动所述腿部(2)运动的驱动机构(3)，所述躯干(1)采用框架结构，四条所述腿部(2)分别位于躯干(1)的四个角，所述腿部(2)包括大腿(21)、小腿(22)和连杆(23)；所述驱动机构(3)包括第一电机(31)、第二电机(32)和第三电机(33)，所述第三电机(33)固定设置在躯干(1)上，所述第三电机(33)的输出端固定设置有第二电机座(34)，所述第二电机(32)固定设置在第二电机座(34)上，所述第二电机(32)的输出端固定设置有第一电机座(36)，所述第一电机(31)固定设置在第一电机座(36)上，所述第一电机(31)、第二电机(32)和第三电机(33)的输出端均水平设置，且所述第三电机(33)的输出端朝向该四足机器人的运动方向，所述第一电机(31)和第二电机(32)的输出端均垂直于该四足机器人的运动方向；

所述小腿(22)的底端为足端(221)，所述小腿(22)的顶端与大腿(21)的底端转动连接，所述大腿(21)的顶端与第一电机座(36)固定连接，所述小腿(22)的顶端与连杆(23)的底端转动连接，所述连杆(23)的顶端与第一电机(31)的输出端传动连接。

2.根据权利要求1所述的轻型电动四足机器人，其特征在于：所述躯干(1)包括若干支撑杆(11)和若干支架(12)，若干所述支架(12)沿该四足机器人的运动方向依次设置，所述支撑杆(11)的轴向朝向该四足机器人的运动方向，且所述支撑杆(11)与若干所述支架(12)固定连接，若干所述支撑杆(11)沿支架(12)的四周分布。

3.根据权利要求2所述的轻型电动四足机器人，其特征在于：所述支撑杆(11)的数量为四根，四根所述支撑杆(11)分布在支架(12)的四个角。

4.根据权利要求1、2或3所述的轻型电动四足机器人，其特征在于：所述第二电机座(34)包括左支座(341)和右支座(342)，所述右支座(342)与第三电机(33)的输出端传动连接，所述左支座(341)上固定设置有连接轴(343)，所述连接轴(343)通过轴承(35)与躯干(1)传动连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的轻型电动四足机器人，其特征在于：所述第一电机(31)和第二电机(32)的输出轴相对设置，所述第一电机座(36)上开设有用于容纳连杆(23)顶端的容纳腔(361)，所述连杆(23)的顶端通过法兰(37)与第一电机(31)的输出端传动连接。

6.根据权利要求1、2或3所述的轻型电动四足机器人，其特征在于：所述小腿(22)的顶端与大腿(21)的底端通过销轴(24)转动连接，所述小腿(22)的顶端与连杆(23)的底端通过插销(25)转动连接。

7.根据权利要求1、2或3所述的轻型电动四足机器人，其特征在于：所述足端(221)采用氯丁橡胶材料制成，所述足端(221)与小腿(22)的底端通过过盈固定连接。

8.根据权利要求1、2或3所述的轻型电动四足机器人，其特征在于：所述躯干(1)和腿部(2)均采用7075优质铝合金。

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