RU2709945C1 - Нога шагающего аппарата - Google Patents
Нога шагающего аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709945C1 RU2709945C1 RU2018146214A RU2018146214A RU2709945C1 RU 2709945 C1 RU2709945 C1 RU 2709945C1 RU 2018146214 A RU2018146214 A RU 2018146214A RU 2018146214 A RU2018146214 A RU 2018146214A RU 2709945 C1 RU2709945 C1 RU 2709945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foot
- hip
- thigh
- drive
- leg
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
- B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
Изобретение относится к движителям транспортных средств и робототехнике. Нога шагающего аппарата включает крепежный узел, к которому шарнирно прикреплена верхняя часть бедра и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров голень и стопа, имеющие приводы. Каждый привод включает в себя герметичную оболочку, охватывающую шарнирное соединение и образующую герметичную камеру. Камера выполнена с возможностью соединения с линией питания рабочей средой. Оболочка привода бедра закреплена на крепежном узле и охватывает верхнюю часть бедра. Оболочка привода бедра и голени закреплена на нижней части бедра и верхней части голени. Оболочка привода перемещений стопы относительно голени закреплена на нижней части голени и верхней поверхности стопы. Достигается упрощение конструкции и управления. 8 ил.
Description
Изобретение относится к движителям транспортных средств, робототехнике, взаимодействующим с поверхностью дороги, и может применяться на аппаратах, предназначенных для передвижения по пересеченной местности.
Известно «Шаговое устройство» (см. Пат. №2184672, опубл. 10.07.2002, Бюл. №19), включающее рычаги, соединенные с корпусом и между собой посредством коленчатого шарнирного соединения. Каждое из указанных шарнирных соединений имеет привод в виде силового цилиндра, осуществляющий их вращательное движение, соответственно расположенный между корпусом и верхним рычагом для несущего шарнирного соединения и между верхним и нижним рычагами для коленчатого шарнирного соединения.
Кинематическое построение и применяемые приводы реализуют перемещение рычагов только в одной плоскости и направлении перемещения корпуса, что ограничивает функциональные возможности устройства. Кроме этого, устройство имеет сложную конструкцию и систему управления.
Известна нога шагающего аппарата (см. А.С. №462761, опубл. 05.03.1975, Бюл. №9), позволяющая осуществлять перемещение транспортного средства в любом направлении без его поворота, что расширяет его функциональные возможности в условиях манипулирования в стесненных условиях. Устройство включает кольцевую опору с размещенным внутри нее опорным башмаком, соединенным с приводом шагания, установленным внутри кольцевой опоры, имеющим привод его поворота. Однако данное устройство предназначено для перемещения только по ровной поверхности, что ограничивает область его применения.
Известна нога шагающего аппарата (см. А.с. №716898, «Опора шагающего транспортного средства», опубл. 25.02.1980, Бюл. №7), предназначенная для движения по труднодоступным местам на земле, так и для космических аппаратов. Устройство содержит бедро с нижним и верхним горизонтальными шарнирами, к нижнему из которых присоединена голень с опорной стопой, а к верхнему - корпус двухстепенного шарнира, и индивидуальные следящие приводы поворота корпуса двухстепенного шарнира, бедра и голени.
Данное устройство отличается значительным количеством управляемых степеней подвижности и алгоритмов управления, что усложняет управление предложенной системы в целом.
Наиболее близким по технической сущности из известных является нога шагающего аппарата (см. Пат. №2594316, МПК B62D 57/02, В25J 11/00, опубл. 10.08.2016, Бюл. №22), содержащая крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений, а 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.
Устройство позволяет шагать в любом направлении при функционировании всех приводов без поворота в горизонтальной плоскости без остановки аппарата.
Однако применение в данном устройстве для поворота бедра шести силовых цилиндров приводит к значительному усложнению управления и конструкции, а также к снижению массогабаритных характеристик устройства.
Таким образом, все известные устройства, а также прототип, предназначенные для передвижения по пересеченной местности отличаются сложным конструктивным исполнением и управлением.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции и управления.
Поставленная задача достигается тем, что в ноге шагающего аппарата, включающей корпус и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения пространственных движений, привод бедра выполнен в виде камерного рычажного привода.
Камерные рычажные приводы относятся к пневматическим и гидравлическим приводам, применяемым для относительного поворота рычагов в пространстве.
Поворотный механизм, например, выполнен в виде герметичной камеры, образованной корпусом с закрепленными на нем мембранами, соединенными с рычагами, выполненной с возможностью соединения с пневматическими линиями питания и охвата места соединения рычагов. Корпус поворотного механизма может быть выполнен в виде сильфона (см. Пат. №2657672, опубл. 14.06.2018, Бюл. №17).
В предлагаемой ноге шагающего аппарата может быть дополнительно установлен привод поворота голени относительно бедра, выполненный в виде камерного рычажного механизма.
В предлагаемой ноге шагающего аппарата может быть также дополнительно установлен привод поворота стопы относительно голени, выполненный в виде камерного рычажного механизма.
Это увеличивает силовое воздействие на корпус приводов при его подъеме, повышает живучесть функционирования, расширяет функциональные возможности устройства путем использования дополнительных алгоритмов управления, повышает устойчивость сохранения требуемого положения ноги шагающего аппарата.
Пример предлагаемого устройства и этапы его работы представлены на чертежах 1,2.
Устройство (фиг. 1, а) состоит из корпуса 1, на котором установлен силовой цилиндр 2 привода выдвижения ноги. На штоке силового цилиндра закреплен крепежный элемент 3 ноги с шарнирно закрепленным бедром 4. Узел шарнирного соединения бедра и крепежного элемента охватывает камерный рычажный привод с рабочей камерой 5. Другой конец бедра шарнирно соединен с голенью 6. Соединение охватывает камерный рычажный привод поворота голени относительно бедра с рабочей камерой 7. Другой конец голени шарнирно соединен со стопой 8, место соединения которых охватывает рычажный камерный привод с рабочей камерой 9. Стопа опирается на поверхность 10.
В исходном положении (фиг. 1, а) в камерах 5, 7, 9 создано избыточное давление рабочей среды, что обеспечивает среднее положение бедра, голени и стопы. Нога выпрямлена. В поршневой полости силового цилиндра 2 создано избыточное начальное давление рабочей среды, обеспечивающее приподнятое положение корпуса 1 относительно поверхности 10. Нога занимает на поверхности 10 исходную координату 0.
При необходимости перемещения корпуса механической ногой, задают требуемое направление перемещения, организуя перекос корпуса 1 относительно поверхности 10 в данном направлении. Для этого (фиг. 1, б) уменьшают давление рабочей среды в поршневой полости силового цилиндра 2. С учетом наличия других опор аппарата это приводит к уменьшению силового воздействия ноги на поверхность 10 и возникновению опрокидывающего момента в направлении требуемого перемещения аппарата.
Далее (фиг. 1, в) уменьшают величину избыточного давления рабочей среды в камере 5 привода бедра, уменьшая его силовое воздействие удержания в среднем положении. Корпус 1 наклоняется в сторону требуемого перемещения. При этом бедро 4 поворачивается относительно крепежного элемента 3 против часовой стрелки, создавая условие требуемого направления дальнейшего поворота бедра.
Созданием давления разрежения (фиг. 1, г) в камере 5 поворачивают бедро относительно крепежного элемента против часовой стрелки, одновременно снижая избыточное давление рабочей среды в камерах 7, 9 до атмосферного. Нога сгибается, поднимая стопу на высоту h.
Затем (фиг. 1, д), выдвигая ногу силовым цилиндром 2, опускают стопу на поверхность 10.
Создавая избыточное давление рабочей среды (фиг. 1, е) в камерах 5, 7, 9 выпрямляют бедро относительно голени, перемещая корпус на шаг ноги в требуемом направлении.
В случае отсутствия необходимости изменения направления перемещения аппарата повторяют этапы работы ноги. Для изменения направления перемещения устройство занимает исходное положение (фиг. 1, а) и этапы работы начинают с организации требуемого направления перемещения аппарата.
Установка дополнительных рычажных камерных приводов поворота голени относительно бедра и стопы относительно голени расширяет функциональные возможности устройства.
Пример выполнения функции перемещения ногой аппарата без функционирования камерного рычажного привода бедра показан на фиг. 2.
На фиг. 2, а показана ситуация, когда бедро повернуто относительно крепежного элемента против часовой стрелки, голень повернута относительно бедра и относительно стопы по часовой стрелке.
Для выполнения функции перемещения корпуса (фиг. 2, б) создают избыточное давление рабочей среды в камере привода поворота голени относительно бедра и привода ее поворота относительно стопы. В результате голень выпрямляется, перемещая корпус аппарата на шаг в направлении, противоположном его наклону.
Таким образом, предлагаемое устройство упрощает конструкцию и управление. Кроме этого установка дополнительных рычажных камерных приводов поворота голени и стопы увеличивает силовое воздействие приводов на корпус при его подъеме, повышает живучесть функционирования, расширяет функциональные возможности устройства путем использования дополнительных алгоритмов управления, повышает устойчивость сохранения требуемого положения ноги шагающего аппарата.
Claims (1)
- Нога шагающего аппарата, включающая крепежный узел к которому шарнирно прикреплена верхняя часть бедра и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров голень и стопа, имеющие приводы для совершения пространственных движений, отличающаяся тем, что каждый привод включает в себя герметичную оболочку, охватывающую шарнирное соединение и образующую герметичную камеру, выполненную с возможностью соединения с линией питания рабочей средой, оболочка привода бедра закреплена на крепежном узле и охватывает верхнюю часть бедра, оболочка привода относительных движений бедра и голени закреплена на нижней части бедра и верхней части голени, оболочка привода перемещений стопы относительно голени закреплена на нижней части голени и верхней поверхности стопы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146214A RU2709945C1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Нога шагающего аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146214A RU2709945C1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Нога шагающего аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2709945C1 true RU2709945C1 (ru) | 2019-12-23 |
Family
ID=69022991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018146214A RU2709945C1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Нога шагающего аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2709945C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1166670A (en) * | 1981-09-04 | 1984-05-01 | International Robotic Engineering, Inc. | System of robots with legs or arms |
| JP2560264B2 (ja) * | 1994-12-02 | 1996-12-04 | 工業技術院長 | 多足歩行装置 |
| RU2254260C1 (ru) * | 2003-12-17 | 2005-06-20 | Пятин Викентий Васильевич | Шагающий движитель |
| RU2014140254A (ru) * | 2014-10-07 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГБУ "ГНИИЦ РТ" МО РФ) | Нога шагающего аппарата |
| RU2657672C1 (ru) * | 2017-05-26 | 2018-06-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Захватный корректирующий модуль |
-
2018
- 2018-12-24 RU RU2018146214A patent/RU2709945C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1166670A (en) * | 1981-09-04 | 1984-05-01 | International Robotic Engineering, Inc. | System of robots with legs or arms |
| JP2560264B2 (ja) * | 1994-12-02 | 1996-12-04 | 工業技術院長 | 多足歩行装置 |
| RU2254260C1 (ru) * | 2003-12-17 | 2005-06-20 | Пятин Викентий Васильевич | Шагающий движитель |
| RU2014140254A (ru) * | 2014-10-07 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники" Министерства обороны Российской Федерации (ФГБУ "ГНИИЦ РТ" МО РФ) | Нога шагающего аппарата |
| RU2657672C1 (ru) * | 2017-05-26 | 2018-06-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Захватный корректирующий модуль |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3665013B2 (ja) | 脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置 | |
| JP5976401B2 (ja) | 脚式ロボットの下肢構造及び脚式ロボット | |
| JP3976129B2 (ja) | パラレルリンク機構およびこれを用いた人工関節装置 | |
| JP2006088258A (ja) | 脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置 | |
| US9964253B2 (en) | Compensated motion base | |
| JP5171290B2 (ja) | 脚式移動ロボット | |
| JP2004017248A (ja) | ロボット及びロボット操作システム | |
| EA013204B1 (ru) | Рабочая стрела, в частности, для больших манипуляторов и автобетононасосов | |
| JPH0332582A (ja) | 脚式移動ロボットの駆動制御装置 | |
| US11590647B2 (en) | Four-bar parallel actuated architecture for exoskeleton | |
| JP2008137120A5 (ru) | ||
| US20110186362A1 (en) | Foot for humanoid robot | |
| RU2709945C1 (ru) | Нога шагающего аппарата | |
| JP4696384B2 (ja) | パラレルリンクロボット | |
| WO2018170638A1 (zh) | 一种机械人的下肢行走机构系统 | |
| KR101496417B1 (ko) | 무릎관절용 근력보조로봇 및 이의 제어방법 | |
| JP3375202B2 (ja) | ２関節同時駆動源を装備した２関節アーム機構とその動作制御方法 | |
| EP0691186B1 (en) | Two-joint arm mechanism equipped with bi-articular driving means, and method for drive controlling each of driving means | |
| JPS61205567A (ja) | ロボツトの脚機構 | |
| JP7117728B2 (ja) | 駆動装置 | |
| JP7280360B2 (ja) | 使用者の腕を支持して負荷を軽減するための装置 | |
| JP4822968B2 (ja) | 力覚提示装置、および、それを備えたパワーアシストアームおよびパワーアシスト装置 | |
| JPH0510048Y2 (ru) | ||
| JP2666518B2 (ja) | 横パンタリーチ式フォークリフト | |
| JP2023031585A (ja) | 膝継手、義足 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201225 |