本發(fā)明屬于機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有行走功能的機(jī)器人，特別涉及一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

行走機(jī)器人主要包括輪子類(lèi)行走機(jī)構(gòu)和仿生機(jī)械腿行走機(jī)構(gòu)兩種?，F(xiàn)有的仿生機(jī)械腿行走機(jī)構(gòu)往往驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件精度要求高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。特別是對(duì)于具多自由度機(jī)械腿的關(guān)節(jié)部位，往往需要多個(gè)動(dòng)力裝置(例如電機(jī)、液壓機(jī)構(gòu)等)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步增加了行走機(jī)器人的復(fù)雜度和生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、故障率低，僅需一個(gè)動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)便可以實(shí)現(xiàn)直線方向雙向運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括防護(hù)罩組件和設(shè)置在護(hù)罩組件下方的安裝座。外部輸入的動(dòng)力作用于設(shè)置在防護(hù)罩組件中的第一蝸桿組件，并依次傳動(dòng)至設(shè)置在安裝座上的第一蝸輪組件、第二蝸桿組件、第二蝸輪組件和第三蝸輪組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一機(jī)械腿組件、第二機(jī)械腿組件和第三機(jī)械腿組件的驅(qū)動(dòng)，完成機(jī)器人的直線雙方向行走動(dòng)作。

進(jìn)一步，所述防護(hù)罩組件整體為鐘形，包括半圓球形的上殼體和圓環(huán)形的下殼體，上殼體和下殼體之間通過(guò)螺栓固定。

進(jìn)一步，所述第一蝸桿組件為碗型包絡(luò)蝸桿結(jié)構(gòu)，包括半圓球形的蝸桿本體和輸入軸，蝸桿本體內(nèi)部設(shè)有與第一蝸輪組件配合使用的第一蝸桿齒。

進(jìn)一步，所述第一蝸輪組件包括第一蝸輪和第一錐齒輪，第一蝸輪和第一錐齒輪通過(guò)軸連接；所述第一蝸輪組件共設(shè)有4個(gè)，均勻分布地固定安裝在安裝座的上部；所述第一蝸輪在第一蝸桿組件的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)第一蝸輪組件旋轉(zhuǎn)，通過(guò)第一錐齒輪將動(dòng)力傳遞至第二蝸桿組件。

進(jìn)一步，所述第一蝸輪組件在安裝座上的安裝傾角為45度，所述第一錐齒輪的錐面角度為45度。

進(jìn)一步，所述第二蝸桿組件包括第二蝸桿齒以及與第一錐齒輪配合使用的第二錐齒輪，通過(guò)第二蝸桿軸豎直地安裝固定在安裝座中部；第二蝸桿組在第一蝸輪組件的驅(qū)動(dòng)下，第一錐齒輪帶動(dòng)第二錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二蝸桿組件轉(zhuǎn)動(dòng)，從而第二蝸桿齒驅(qū)動(dòng)第二蝸輪組件和第三蝸輪組件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。

進(jìn)一步，所述第二蝸桿組件設(shè)有4個(gè)，各自與一個(gè)第一蝸輪組件配合使用；其中，相對(duì)側(cè)的2個(gè)第二蝸桿組件各自驅(qū)動(dòng)一個(gè)第二蝸輪組件；另2個(gè)第二蝸桿組件共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)第三蝸輪組件；

進(jìn)一步，所述2個(gè)第二蝸輪組件設(shè)置在安裝座兩側(cè)，在相對(duì)側(cè)的2個(gè)第二蝸桿組件的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力傳遞至第一機(jī)械腿組件和第二機(jī)械腿組件；所述第三蝸輪組件設(shè)置在安裝座中部，在另外2個(gè)第二蝸桿組件的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)；所述第三蝸輪組件上設(shè)有凸輪，第三蝸輪組件旋轉(zhuǎn)時(shí)同步帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第三機(jī)械腿組件的周期性頂壓，從而將動(dòng)力傳遞至第三機(jī)械腿組件。

進(jìn)一步，所述第一機(jī)械腿組件包括連桿機(jī)構(gòu)和第一腳部，所示連桿機(jī)構(gòu)偏心地安裝在一個(gè)第二蝸輪組件上；第二蝸輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)做周期性運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第一腳部做類(lèi)似邁步的周期性運(yùn)動(dòng)；所述第二機(jī)械腿組件包括連桿機(jī)構(gòu)和第一腳部，所示連桿機(jī)構(gòu)偏心地安裝在另一個(gè)第二蝸輪組件上。

進(jìn)一步，所述第三機(jī)械腿組件包括頂桿、第三腳部和復(fù)位彈簧；所述頂桿在凸輪的推動(dòng)下，作豎直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；頂桿下部設(shè)有第三腳部，第三腳部在頂桿的驅(qū)動(dòng)，與頂桿一同做豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)；安裝在安裝座上的彈簧協(xié)助頂桿向上復(fù)位。

本發(fā)明提供的一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，通過(guò)設(shè)置多組“蝸桿-蝸輪”傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在單一動(dòng)力輸入驅(qū)動(dòng)的條件下即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在直線方向的雙向行走。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)潔，運(yùn)行過(guò)程中能量傳遞損耗小，故障率低，價(jià)格低廉，適用范圍廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的第一蝸桿組件與第一蝸輪嚙合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的防護(hù)罩組件與第一蝸桿組件裝配后的剖視圖。

圖6為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的第一機(jī)械腿組件整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的第二機(jī)械腿組件整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1至6給出的實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的具體實(shí)施方式。本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)不限于以下實(shí)施例的描述。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括防護(hù)罩組件a和設(shè)置在護(hù)罩組件a下方的安裝座b。外部輸入的動(dòng)力作用于設(shè)置在防護(hù)罩組件a中的第一蝸桿組件1，并依次傳動(dòng)至設(shè)置在安裝座b上的第一蝸輪組件2、第二蝸桿組件3、第二蝸輪組件4和第三蝸輪組件7，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一機(jī)械腿組件5、第二機(jī)械腿組件6和第三機(jī)械腿組件9的驅(qū)動(dòng)，完成機(jī)器人的直線雙方向行走動(dòng)作。

如圖4和圖5所示，是本發(fā)明機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)防護(hù)罩組件a與第一蝸桿組件1的局部結(jié)構(gòu)示意圖。所述防護(hù)罩組件a整體為鐘形，包括半圓球形的上殼體a1和圓環(huán)形的下殼體2，上殼體a1和下殼體2之間通過(guò)螺栓固定。所述第一蝸桿組件1為碗型包絡(luò)蝸桿結(jié)構(gòu)，包括半圓球形的蝸桿本體11和輸入軸12，蝸桿本體11內(nèi)部設(shè)有與第一蝸輪組件2配合使用的第一蝸桿齒13。所述第一蝸桿組件1通過(guò)設(shè)置在防護(hù)罩組件a下部的第一軸承a3和上部的第二軸承a4，實(shí)現(xiàn)在護(hù)罩組件a中的定位。外部輸入的動(dòng)力通過(guò)第一蝸桿組件1的輸入軸12驅(qū)動(dòng)第一蝸桿組件1轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)第一蝸桿齒13將動(dòng)力傳遞至第一蝸輪組件2。

如圖3所示，是本發(fā)明機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。所述第一蝸輪組件2包括第一蝸輪21和第一錐齒輪23，第一蝸輪21和第一錐齒輪23通過(guò)軸22軸向連接。所述第一蝸輪組件2共設(shè)有4個(gè)，通過(guò)固定件24以特定傾角均勻分布地固定安裝在安裝座b的上部。所述第一蝸輪21在第一蝸桿組件1的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)第一蝸輪組件2旋轉(zhuǎn)，通過(guò)第一錐齒輪23將動(dòng)力傳遞至第二蝸桿組件3。優(yōu)選的，所述第一蝸輪組件2的安裝傾角為45度，所述第一錐齒輪23的錐面角度也為45度。

所述第二蝸桿組件3包括與第一錐齒輪23配合使用的第二錐齒輪31、以及第二蝸桿齒32，通過(guò)第二蝸桿軸33豎直地安裝固定在安裝座b中部。在第一蝸輪組件2的驅(qū)動(dòng)下，第一錐齒輪23帶動(dòng)第二錐齒輪31轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)第二蝸桿組件3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而第二蝸桿齒32驅(qū)動(dòng)第二蝸輪組件4和第三蝸輪組件7旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。所述第二蝸桿組件3設(shè)有4個(gè)，各自與一個(gè)第一蝸輪組件2配合使用。其中，相對(duì)側(cè)的2個(gè)第二蝸桿組件3各自驅(qū)動(dòng)一個(gè)第二蝸輪組件4；另2個(gè)第二蝸桿組件3共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)第三蝸輪組件7。

所述2個(gè)第二蝸輪組件4設(shè)置在安裝座b兩側(cè)，在相對(duì)側(cè)的2個(gè)第二蝸桿組件3的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力傳遞至第一機(jī)械腿組件5和第二機(jī)械腿組件6。

所述第三蝸輪組件7設(shè)置在安裝座b中部，在另外2個(gè)第二蝸桿組件3的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。所述第三蝸輪組件7上設(shè)有凸輪8，第三蝸輪組件7旋轉(zhuǎn)時(shí)同步帶動(dòng)凸輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第三機(jī)械腿組件9的周期性頂壓，從而將動(dòng)力傳遞至第三機(jī)械腿組件9。

如圖6所示，是本發(fā)明第一機(jī)械腿組件5的整體結(jié)構(gòu)示意圖。所述第一機(jī)械腿組件5包括連桿機(jī)構(gòu)51和第一腳部52，所示連桿機(jī)構(gòu)51偏心地安裝在一個(gè)第二蝸輪組件4上。第二蝸輪組件4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)51做周期性運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第一腳部52做類(lèi)似邁步的周期性運(yùn)動(dòng)。具體的，連桿機(jī)構(gòu)51中與第二蝸輪組件4同心的連桿部件安裝固定在安裝座b上，其他連桿部件均為鉸接，從而形成類(lèi)似曲柄連桿的機(jī)械結(jié)構(gòu)，帶動(dòng)第一腳部52進(jìn)行周期性運(yùn)動(dòng)。

如圖7所示，為本發(fā)明一種機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的第二機(jī)械腿組件6整體結(jié)構(gòu)示意圖。所述第二機(jī)械腿組件6包括連桿機(jī)構(gòu)61和第一腳部62，所示連桿機(jī)構(gòu)61偏心地安裝在另一個(gè)第二蝸輪組件4上。通過(guò)對(duì)比圖6和圖7可以看出，第一機(jī)械腿組件5和第二機(jī)械腿組件6的結(jié)構(gòu)原理類(lèi)似，唯一區(qū)別在于第二機(jī)械腿組件6為兩個(gè)平行的連桿結(jié)構(gòu)，具有2個(gè)第一腳部62，目的是為了保持機(jī)器人行走過(guò)程的穩(wěn)定性。

如圖3所示，第三機(jī)械腿組件9豎直安裝在安裝座b下部，包括頂桿91、第三腳部92和復(fù)位彈簧93。所述頂桿91在凸輪8的推動(dòng)下，作豎直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。頂桿91下部設(shè)有第三腳部92，第三腳部92在頂桿91的驅(qū)動(dòng)，與頂桿91一同做豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。安裝座b上還設(shè)有與頂桿91配合使用的彈簧93，協(xié)助頂桿91向上復(fù)位。

本發(fā)明提供的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，工作過(guò)程及原理如下：

外部動(dòng)力源(例如電機(jī))帶動(dòng)第一蝸桿組件1旋轉(zhuǎn)，第一蝸桿組件1帶動(dòng)4個(gè)第一蝸輪組件2旋轉(zhuǎn)，第一蝸輪組件2的4個(gè)第一錐齒輪23帶動(dòng)4個(gè)第二蝸桿組件3的第二錐齒輪31旋轉(zhuǎn)。

假設(shè)初始狀態(tài)如圖1所示，兩側(cè)的第一機(jī)械腿組件5和第二機(jī)械腿組件6與地面接觸，中間的第三機(jī)械腿9不與地面接觸。左右兩個(gè)第一錐齒輪23帶動(dòng)第二蝸桿組件3轉(zhuǎn)動(dòng)，第二蝸桿組件4帶動(dòng)左右兩個(gè)第二蝸輪組件4轉(zhuǎn)動(dòng)，第二蝸輪組件4帶動(dòng)第一機(jī)械腿組件5和第二機(jī)械腿組件6的連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)(假設(shè)此時(shí)左右兩個(gè)蝸輪組件4順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))，連桿機(jī)構(gòu)的曲柄順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的擺桿向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而與擺桿連接的第一腳部52和第二腳部62向地面發(fā)力，帶動(dòng)整個(gè)安裝座及固定在安裝座上的相關(guān)機(jī)構(gòu)向一側(cè)(右側(cè))移動(dòng)。

與此同時(shí)，另外兩個(gè)第一錐齒輪23驅(qū)動(dòng)第二錐齒輪31并帶動(dòng)第二蝸桿組件3轉(zhuǎn)動(dòng)，第二蝸桿組件3驅(qū)動(dòng)第三蝸輪組件7轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與第三蝸輪組件7固定連接的具有特殊輪廓曲線的凸輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪8驅(qū)動(dòng)頂桿91向下移動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)中間的第三機(jī)械腿組件9向下運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)?shù)谝粰C(jī)械腿組件5和第二機(jī)械腿組件6的腳部高度到達(dá)與第三機(jī)械腿9的腳部相同的高度后，在凸輪8的輪廓曲線和第一機(jī)械腿組件5、第二機(jī)械腿組件6的連桿機(jī)構(gòu)的共同作用下，頂桿8再下降一點(diǎn)就停止，并保持一段時(shí)間。這時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)的擺桿達(dá)到極位位置，第一機(jī)械腿組件5和第二機(jī)械腿組件6的腳部離開(kāi)地面繼續(xù)擺動(dòng)。然后，第三機(jī)械腿組件9的腳部開(kāi)始向上移動(dòng)，當(dāng)上升至最初位置時(shí)候，第一機(jī)械腿組件5和第二機(jī)械腿組件6也擺動(dòng)至最初位置。這樣，就完成了一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了向右平移一段距離，準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。

進(jìn)一步，通過(guò)改變動(dòng)力輸入的方向，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的相反方向行走。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。