RU2594316C2 - Нога шагающего аппарата - Google Patents
Нога шагающего аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594316C2 RU2594316C2 RU2014140254/11A RU2014140254A RU2594316C2 RU 2594316 C2 RU2594316 C2 RU 2594316C2 RU 2014140254/11 A RU2014140254/11 A RU 2014140254/11A RU 2014140254 A RU2014140254 A RU 2014140254A RU 2594316 C2 RU2594316 C2 RU 2594316C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- leg
- platform
- foot
- drives
- crus
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
Изобретение относится к движителям транспортных средств, взаимодействующим с поверхностью дороги, и может применяться на аппаратах, предназначенных для передвижения по пересеченной местности. Нога шагающего аппарата содержит крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений. Бедро с шарнирами с обеих сторон и приводами выполнено в виде шестистержневого шарнирного механизма со стержнями управляемо изменяемой длины по типу опрокинутой платформы Стюарта, к которой прикреплена верхняя часть голени. Голень ноги выполнена телескопической, например в виде гидравлического цилиндра, а в стопу встроен дальномер. В центре шестистержневого шарнирного механизма размещен телескопический стержень, шарнирно прикрепленный к крепежному узлу и к платформе и снабженный датчиками контроля его длины и угловых положений относительно крепежного узла и платформы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Достигается возможность сгибать и выпрямлять ногу в вертикальной плоскости в любом требуемом направлении без ее предварительного поворота. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к движителям транспортных средств с поочередно или последовательно поднимаемыми опорами, взаимодействующими с поверхностью дороги, и может применяться на аппаратах, предназначенных для передвижения по пересеченной местности.
Известна нога шагающего аппарата, содержащая крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро и голень, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений (см. опубликованную в Интернете Пояснительную записку к дипломному проекту Луцкого В.А. на тему «Исследование адаптивных алгоритмов передвижения шестиногого шагающего робота», Москва, 2013, с.31-32, рис. 20, Робот «DFRobot Hexapod Robot Kit»).
Известная нога в процессе движения упирается в поверхность дороги непосредственно нижним свободным концом голени. Опускание такой ноги сопровождается ударом, что вредно сказывается и на ноге, и на аппарате, к которому она прикреплена.
Известна также нога шагающего аппарата, принятая за прототип, содержащая крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений (см. опубликованный в Интернете Автореферат магистерской выпускной работы Тимонова А.В. на тему «Разработка алгоритмов управления шестиногим шагающим аппаратом «Катарина» на основе заданных походок», Донецк 2002, с.3, рис.1). Стопа шарнирно закреплена на опорном конце голени через амортизатор. Количество приводов равно трем. Два из них предназначены для сгибания и выпрямления ноги в вертикальной плоскости путем качания бедра относительно крепежного узла и голени относительно бедра. Третий привод предназначен для поворота ноги в горизонтальной плоскости путем поворота бедра в крепежном узле.
Аппарат, имеющий такие ноги, чаще в количестве шести, может передвигаться как на полусогнутых, так и на выпрямленных ногах. Шагать он может в любом направлении, если будут задействованы все три привода на каждой ноге. Однако наиболее оптимальной является такая походка, когда ноги только сгибаются и выпрямляются в вертикальных плоскостях, параллельных направлению движения аппарата, без поворота в горизонтальной плоскости. В этом случае, для изменения направления движения аппарата, его ноги необходимо вначале повернуть соответствующим образом, что может потребовать остановки аппарата, и связано с потерей времени. Это обстоятельство можно рассматривать как недостаток известной ноги.
Задачей заявляемого изобретения является устроение указанного недостатка прототипа.
Предлагаем следующее решение. В заявляемой ноге шагающего аппарата, которая, как и известная, содержит крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений, бедро с шарнирами с обеих сторон и приводами выполнено в виде шестистержневого шарнирного механизма со стержнями управляемо изменяемой длины по типу опрокинутой платформы Стюарта, к которой прикреплена верхняя часть голени.
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение возможности сгибать и выпрямлять ногу в вертикальной плоскости в любом требуемом направлении без ее предварительного поворота.
Развитием изобретения, направленным на обеспечение возможности использования ноги для шагания по неровной поверхности, является выполнение голени телескопической, например, в виде гидравлического цилиндра, на конце штока которого шарнирно закреплена стопа.
Кроме того, для расширения вышеуказанной возможности в стопу ноги встроен дальномер, например ультразвуковой.
Еще одним развитием заявляемого изобретения, решающим задачу обеспечения обратной связи с системой управления движениями ноги, является размещение в центре шестистержневого шарнирного механизма телескопического стержня, шарнирно прикрепленного к крепежному узлу и к платформе, и снабженного датчиками контроля его длины и угловых положений относительно крепежного узла и платформы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Сущность изобретения поясняется с помощью рисунков, на которых упрощенно изображен общий вид заявляемой ноги шагающего аппарата. На фиг. 1 показан фронтальный вид ноги в выпрямленном положении; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1. На фиг. 3 нога показана схематично в согнутом и приподнятом для совершения шага положении.
На крепежном узле 1, предназначенном для соединения с шагающим аппаратом (не показан), посредством шаровых шарниров 2 закреплены шесть стержней управляемо изменяемой длины, выполненных в виде гидравлических цилиндров 3. Концы их штоков 4 посредством шаровых шарниров 5 прикреплены к платформе 6. Цилиндры 3 со штоками 4 и шарнирами 2 и 5 составляют бедро ноги. Величина хода штоков 4 должна быть таковой, чтобы обеспечивать необходимые сгибы ноги. В случае применения гидроцилиндров 3 с большей величиной хода штоков 4, появляется возможность удлинять или укорачивать, при необходимости, бедро ноги.
Голень ноги выполнена в виде гидроцилиндра 7, жестко закрепленного на платформе 6. Шток 8 цилиндра 7 является полым и имеет внутри пружинный амортизатор (не показан), с которым посредством шарового шарнира 9 соединена стопа 10. Все гидроцилиндры снабжены датчиками контроля величины хода штоков (не показаны).
В стопу 10 встроены передающий и приемный элементы ультразвукового дальномера, остальные части которого размещены на узле 1 (не показаны).
Между центрами узла 1 и платформы 6 размещен и прикреплен к ним посредством шаровых шарниров 11 телескопический стержень 12. Стержень снабжен датчиками контроля его длины и угловых положений относительно крепежного узла и платформы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (не показаны).
Сгибание и выпрямление ноги описанной конструкции в вертикальной плоскости в любом выбранном направлении осуществляется путем выдвижения штоков 4 из гидроцилиндров 3 на необходимую расчетную величину. Для этого аппарат, к которому прикреплены такие ноги, должен иметь в своем составе:
- гидростанцию, способную осуществлять подачу рабочей жидкости под необходимым давлением и в требуемом количестве;
- блок гидравлических распределителей с соответствующей аппаратурой;
- интеллектуальную систему управления движением аппарата, способную корректировать параметры управления гидроцилиндрами ног по показаниям датчиков, которыми они снабжены и которыми оснащен сам аппарат.
Элементы дальномера, встроенные в стопу 10, сообщают о расстоянии до поверхности, на которую опустится нога. В случае появления под стопой ямки или бугорка, это позволит соответственно удлинить или укоротить голень на необходимую величину путем выдвижения штока 8 из гидроцилиндра 7 или втягивания в него.
На основании вышеизложенного считаем возможным утверждать, что предлагаемая нога обладает существенно большими возможностями, чем ноги, созданные природой.
Claims (4)
1. Нога шагающего аппарата, содержащая крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений, отличающаяся тем, что бедро с шарнирами с обеих сторон и приводами выполнено в виде шестистержневого шарнирного механизма со стержнями управляемо изменяемой длины по типу опрокинутой платформы Стюарта, к которой прикреплена верхняя часть голени.
2. Нога по п.1, отличающаяся тем, что голень выполнена телескопической, например в виде гидравлического цилиндра, на конце штока которого шарнирно закреплена стопа.
3. Нога по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в стопу встроен дальномер, например ультразвуковой.
4. Нога по п.1, отличающаяся тем, что в центре шестистержневого шарнирного механизма размещен телескопический стержень, шарнирно прикрепленный к крепежному узлу и к платформе и снабженный датчиками контроля его длины и угловых положений относительно крепежного узла и платформы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140254/11A RU2594316C2 (ru) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | Нога шагающего аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014140254/11A RU2594316C2 (ru) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | Нога шагающего аппарата |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014140254A RU2014140254A (ru) | 2015-06-27 |
RU2594316C2 true RU2594316C2 (ru) | 2016-08-10 |
Family
ID=53497335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014140254/11A RU2594316C2 (ru) | 2014-10-07 | 2014-10-07 | Нога шагающего аппарата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594316C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107128393A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-09-05 | 河海大学常州校区 | 一种脚蹼可伸缩的机器人脚掌结构 |
RU183034U1 (ru) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | Михаил Борисович Игнатьев | Универсальная самоходная платформа |
RU2702260C1 (ru) * | 2018-05-04 | 2019-10-07 | Михаил Борисович Игнатьев | Универсальная самоходная платформа |
RU2726339C1 (ru) * | 2019-07-05 | 2020-07-13 | Владимир Петрович Толстоухов | Шаговая опора-нога |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2709945C1 (ru) * | 2018-12-24 | 2019-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Нога шагающего аппарата |
CN111332380B (zh) * | 2019-12-10 | 2022-10-11 | 哈尔滨工业大学(威海) | 气动关节式弹跳腿 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2043915C1 (ru) * | 1992-09-07 | 1995-09-20 | Евгений Николаевич Едапин | Шагающий робот |
WO1999010137A1 (en) * | 1997-08-28 | 1999-03-04 | Microdexterity Systems | Parallel mechanism |
JP3435666B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2003-08-11 | ソニー株式会社 | ロボット |
RU2452647C1 (ru) * | 2011-02-09 | 2012-06-10 | Михаил Алексеевич Паюсов | Шагающий ход и самоходная машина на его основе |
-
2014
- 2014-10-07 RU RU2014140254/11A patent/RU2594316C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2043915C1 (ru) * | 1992-09-07 | 1995-09-20 | Евгений Николаевич Едапин | Шагающий робот |
WO1999010137A1 (en) * | 1997-08-28 | 1999-03-04 | Microdexterity Systems | Parallel mechanism |
JP3435666B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2003-08-11 | ソニー株式会社 | ロボット |
RU2452647C1 (ru) * | 2011-02-09 | 2012-06-10 | Михаил Алексеевич Паюсов | Шагающий ход и самоходная машина на его основе |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107128393A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-09-05 | 河海大学常州校区 | 一种脚蹼可伸缩的机器人脚掌结构 |
RU183034U1 (ru) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | Михаил Борисович Игнатьев | Универсальная самоходная платформа |
RU2702260C1 (ru) * | 2018-05-04 | 2019-10-07 | Михаил Борисович Игнатьев | Универсальная самоходная платформа |
RU2726339C1 (ru) * | 2019-07-05 | 2020-07-13 | Владимир Петрович Толстоухов | Шаговая опора-нога |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014140254A (ru) | 2015-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2594316C2 (ru) | Нога шагающего аппарата | |
Lei et al. | Dynamic bending of bionic flexible body driven by pneumatic artificial muscles (PAMs) for spinning gait of quadruped robot | |
Richter et al. | Dynamic modeling, parameter estimation and control of a leg prosthesis test robot | |
CN109178138B (zh) | 一种四足机器人及腿部关节结构 | |
Chen et al. | Dynamic balance gait for walking assistance exoskeleton | |
Junius et al. | Biarticular elements as a contributor to energy efficiency: biomechanical review and application in bio-inspired robotics | |
Alamdari et al. | Gravity-balancing of elastic articulated-cable leg-orthosis emulator | |
CN112937717B (zh) | 一种仿生机械腿及仿生机器人 | |
CN103707951A (zh) | 基于人工肌肉驱动的双腿机器人腿部机构 | |
CN215821601U (zh) | 一种仿生膝关节的下肢外骨骼机器人 | |
Sarkar et al. | 8-DoF biped robot with compliant-links | |
Huang et al. | Modeling and gait selection of passivity-based seven-link bipeds with dynamic series of walking phases | |
JP2022519858A (ja) | ロボット脚及びロボットシステム | |
EP2981240A1 (en) | Mechanical linkage | |
Meng et al. | Design and analysis of gecko-like robot | |
RU2565101C1 (ru) | Экзоскелет с электропневматической системой управления | |
CN102923207B (zh) | 可适应崎岖路面爬行的仿蜘蛛机器人的躯干装置 | |
Kinugasa et al. | Development of a three-dimensional dynamic biped walking via the oscillation of telescopic knee joint and its gait analysis | |
Zaier et al. | Design of biomechanical legs with a passive toe joint for enhanced human-like walking | |
Vishal et al. | Multi-body dynamics simulation and gait pattern analysis of a bio-inspired quadruped robot for unstructured terrains using adaptive stroke length | |
Shoushtari et al. | Realistic dynamic posture prediction of humanoid robot: manual lifting task simulation | |
CN202896724U (zh) | 一种可适应崎岖路面爬行的仿蜘蛛机器人的躯干装置 | |
Botello et al. | Design of a hexapod robot based on insects | |
CN104986239A (zh) | 一种欠驱动双足机器人 | |
Kim et al. | Optimization of semi-active pneumatic actuators for an exoskeleton robot for running |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161008 |