專利名稱：單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，特別地涉及一種仿生步行機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)四 足動(dòng)物在地面步行移動(dòng)。本發(fā)明可應(yīng)用于玩具、教具以及步行機(jī)器人設(shè)計(jì)制作。
背景技術(shù)：
步行機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)的靈活、地面適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，故而越來越受到研究人員 關(guān)注。常規(guī)的步行機(jī)器人腿部自由度較多，結(jié)構(gòu)和控制比較復(fù)雜。單自由度步行機(jī)構(gòu)利用 一系列的連桿機(jī)構(gòu)，將四個(gè)足的運(yùn)動(dòng)耦合在一起，通過一個(gè)電機(jī)控制四個(gè)足的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí) 現(xiàn)行走。公號(hào)CN2370926Y，公開了一種機(jī)械馬，每條馬腿由一個(gè)平面八桿機(jī)構(gòu)組成，四組平 面八桿機(jī)構(gòu)共用一個(gè)曲柄并具有一定相位差，該專利實(shí)現(xiàn)了四足的步行運(yùn)動(dòng)，但機(jī)構(gòu)桿件 數(shù)目較多，組裝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有的四足的步行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件數(shù)目較多，組 裝復(fù)雜問題。提供一種單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)包括左側(cè)腿、右側(cè)腿、軀體、拖車。左三桿上中部的孔和左側(cè)腿連接桿的A端孔通過左中一轉(zhuǎn)銷連接在一起。左六桿上中部的孔和左側(cè)腿連接桿的B端孔通過左中二轉(zhuǎn)銷連接在一起。左曲柄的卡槽與左側(cè)腿傳動(dòng)軸配合，通過頂絲軸向固定。右三桿上中部的孔和右側(cè)腿連接桿的C端孔通過右中一轉(zhuǎn)銷連接在一起。右六桿上中部的孔和右側(cè)腿連接桿的D端孔通過右中二轉(zhuǎn)銷連接在一起。
右曲柄的卡槽與右側(cè)腿傳動(dòng)軸配合，通過頂絲軸向固定。拖車上的托架通過拖車連接銷連接在軀體的軀體第二連接件上。通過上述連接，完成機(jī)構(gòu)的組裝，電機(jī)通過同步帶帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸，進(jìn)而 驅(qū)動(dòng)腿部運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。左、右兩側(cè)腿的結(jié)構(gòu)和尺寸相同，包含兩個(gè)足，且結(jié)構(gòu)關(guān)于中心的曲柄對(duì)稱。安裝 后則機(jī)構(gòu)整體自由度為一。拖車通過轉(zhuǎn)銷連接在基體上，用于穩(wěn)定整個(gè)機(jī)構(gòu)，防止在運(yùn)動(dòng)過程中側(cè)翻。本發(fā)明的有益效果，每側(cè)腿連接在軀體上后為一個(gè)單自由度機(jī)構(gòu)，桿件分兩層布 置，簡化了腿部機(jī)構(gòu)，組裝方便，易于加工，可用于玩具制作，教具制作和步行機(jī)器人設(shè)計(jì)。


圖1單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖。圖2軀體結(jié)構(gòu)圖。圖3左右側(cè)腿傳動(dòng)軸示意圖。
圖4軀體三維圖。圖5左側(cè)腿結(jié)構(gòu)圖。圖6左一足連接示意圖。圖7右側(cè)腿圖。圖8拖車結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，如圖1所示，包括左側(cè)腿Li、右側(cè)腿L2、軀體L3、拖車L4。左三桿20上中部的孔和左側(cè)腿連接桿2的A端孔通過左中一轉(zhuǎn)銷37連接在一起。左六桿30上中部的孔和左側(cè)腿連接桿2的B端孔通過左中二轉(zhuǎn)銷38連接在一起。左曲柄15的卡槽與左側(cè)腿傳動(dòng)軸6配合，通過頂絲軸向固定。右三桿45上中部的孔和右側(cè)腿連接桿12的C端孔通過右中一轉(zhuǎn)銷39連接在一 起。右六桿56上中部的孔和右側(cè)腿連接桿12的D端孔通過右中二轉(zhuǎn)銷40連接在一起。右曲柄41的卡槽與右側(cè)腿傳動(dòng)軸13配合，通過頂絲軸向固定。拖車L4上的托架65通過拖車連接銷64連接在軀體L3的軀體第二連接件11上。通過上述連接，完成機(jī)構(gòu)的組裝，電機(jī)8通過同步帶7帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)軸4和第二轉(zhuǎn)軸 13，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)腿部運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。所述的軀體L3，如圖2、4所示，包括軀體第一連接件1、左側(cè)腿連接桿2、聯(lián)軸器3、 同步帶輪4、軀體第一滾動(dòng)軸承5、左側(cè)腿傳動(dòng)軸6、同步帶7、電機(jī)8、電機(jī)座9、電機(jī)同步帶 輪10、軀體第二連接件11、右側(cè)腿連接桿12、右側(cè)腿傳動(dòng)軸13、軀體第二滾動(dòng)軸承14。左側(cè)腿連接桿2的中心安裝軀體第一滾動(dòng)軸承5，左側(cè)腿連接桿2上開有四個(gè)關(guān)于 中心對(duì)稱的沉孔，通過螺釘與軀體第二連接件1和軀體第二連接件11上的螺紋孔連接。左側(cè)腿傳動(dòng)軸6與軀體第一滾動(dòng)軸承5配合，如圖3所示，左側(cè)腿傳動(dòng)軸6上開有 兩個(gè)螺紋孔，離軸肩近的螺紋孔通過頂絲固定同步帶輪4，另外一個(gè)與聯(lián)軸器3連接。電機(jī)8固定在電機(jī)座9上，電機(jī)座9通過螺釘固定在軀體第二連接件11上，電機(jī) 軸通過頂絲和電機(jī)同步帶輪10固定。同步帶7安裝在同步帶輪4和電機(jī)同步帶輪10上。右側(cè)腿連接桿12中心安裝軀體第二滾動(dòng)軸承14，右側(cè)腿連接桿12上開有四個(gè)關(guān) 于中心對(duì)稱的沉孔，通過螺釘與軀體第一連接件1和軀體第二連接件11上的螺紋孔連接。右側(cè)腿傳動(dòng)軸13與軀體第二滾動(dòng)軸承14配合，右側(cè)腿傳動(dòng)軸13與左側(cè)腿傳動(dòng)軸 6結(jié)構(gòu)和尺寸相同，遠(yuǎn)離軸肩的一端與聯(lián)軸器3連接。電機(jī)8驅(qū)動(dòng)右側(cè)腿傳動(dòng)軸13與左側(cè)腿傳動(dòng)軸6同步旋轉(zhuǎn)。所述的左側(cè)腿Li，如圖5所示，包括左曲柄15，左一桿16、左二桿18、左三桿20、 左四桿23、左五桿27、左六桿30、左七桿31、左八桿；34。左一轉(zhuǎn)銷17、左二轉(zhuǎn)銷19、左三轉(zhuǎn) 銷21、左四轉(zhuǎn)銷22、左五轉(zhuǎn)銷M、左六轉(zhuǎn)銷沈、左七轉(zhuǎn)銷觀、左八轉(zhuǎn)銷四、左九轉(zhuǎn)銷32、左十 轉(zhuǎn)銷33、左^^一轉(zhuǎn)銷；35。左一足25、左二足36。
左一桿16上開有三個(gè)不等距安裝孔，帶凹槽的一端上的安裝孔通過左六轉(zhuǎn)銷沈 連接在左曲柄15的上層。不帶凹槽的一端的端頭安裝孔通過左二轉(zhuǎn)銷19連接在左三桿20 的上層。左一桿16的另外一個(gè)安裝孔通過左一轉(zhuǎn)銷17連接在左二桿18的上層。左四桿23上開有三個(gè)不等距的安裝孔，孔間距較小的一側(cè)其端頭處的安裝孔通 過左三轉(zhuǎn)銷21連接在左三桿20端頭的孔的上層。左四桿23中部的安裝孔通過左四轉(zhuǎn)銷 22連接在左二桿18端頭的孔的上層。左四桿23的另一個(gè)安裝孔通過左五轉(zhuǎn)銷M與左一 足25連接，如圖6所示。左五桿27與左一桿16結(jié)構(gòu)和尺寸相同，帶凹槽的一端上的安裝孔通過左六轉(zhuǎn)銷 26連接在左曲柄15的上層。不帶凹槽的一端的端頭安裝孔通過左八轉(zhuǎn)銷四連接在左六桿 30的上層。另外一個(gè)安裝孔通過左七轉(zhuǎn)銷觀連接在左七桿31的上層。左八桿34與左四桿23結(jié)構(gòu)和尺寸相同，孔間距較小的一側(cè)其端頭處的安裝孔通 過左九轉(zhuǎn)銷32連接在左六桿30端頭的孔的上層。左八桿34中部的安裝孔通過左十轉(zhuǎn)銷 33連接在左七桿31端頭的孔的的上層。左八桿34的另一個(gè)安裝孔通過左十一轉(zhuǎn)銷35與 左二足36連接。左一桿17、和左五27結(jié)構(gòu)和尺寸相同。左二桿18、和左七31結(jié)構(gòu)和尺寸相同。左三桿20和左六30結(jié)構(gòu)和尺寸相同。左四桿23和左八；34結(jié)構(gòu)和尺寸相同。左一足25和左二 36結(jié)構(gòu)和尺寸相同。左曲柄15和左二桿18、左三桿20、左六桿30、左七桿31在第一層。左一桿17、左 五桿(27)、左四桿(23)、左八桿CM在第二層。所述的右側(cè)腿L2，如圖7所示，包括右曲柄41，右一桿42、右二桿43、右三桿45、 右四桿49、右五桿52、右六桿56、右七桿57、右八桿59。右一轉(zhuǎn)銷44、右二轉(zhuǎn)銷46、右三轉(zhuǎn)銷47、右四轉(zhuǎn)銷48、右五轉(zhuǎn)銷50、右六轉(zhuǎn)銷53、 右七轉(zhuǎn)銷55、右八轉(zhuǎn)銷58、右九轉(zhuǎn)銷60、右十轉(zhuǎn)銷61、右i^一轉(zhuǎn)銷63。右一足51、右二足 62。右一桿42上開有三個(gè)不等距安裝孔，帶槽的一端上的安裝孔通過第十一轉(zhuǎn)銷63 連接在右曲柄41的下層。不帶槽的一端的端頭安裝孔通過右二轉(zhuǎn)銷46連接在右三桿45 的下層。右一桿42的另外一個(gè)安裝孔通過右一轉(zhuǎn)銷44連接在右二桿43的下層。右四桿49上開有三個(gè)不等距的安裝孔，孔間距較小的一側(cè)其端頭處的安裝孔通 過右三轉(zhuǎn)銷47連接在右三桿45端頭的孔的下層。右四桿49中部的安裝孔通過右四轉(zhuǎn)銷 48連接在右二桿43端頭的孔的下層。右四桿49的另一個(gè)安裝孔通過右五轉(zhuǎn)銷50與右一 足51連接。右五桿52與右一桿42結(jié)構(gòu)和尺寸相同，帶槽的一端上的安裝孔通過右六轉(zhuǎn)銷63 連接在右曲柄41的下層。不帶槽的一端的端頭安裝孔通過右七轉(zhuǎn)銷55連接在右六桿56 的下層，另外一個(gè)安裝孔通過右七轉(zhuǎn)銷53連接在右七桿57的下層。右八桿59與右四桿49結(jié)構(gòu)和尺寸相同，孔間距較小的一側(cè)其端頭處的安裝孔通 過右八轉(zhuǎn)銷58連接在右六桿56端頭的孔的下層。右八桿59中部的安裝孔通過右九轉(zhuǎn)銷 60連接在右七桿57端頭的孔的的下層。右八桿59的另一個(gè)安裝孔通過右十轉(zhuǎn)銷61與右二足62連接。所述的左側(cè)腿Ll和右側(cè)腿L2的結(jié)構(gòu)、尺寸相同。所述的拖車L4如圖8所示，包括托架65、車架66、第一車輪67、第二車輪68。托架65的一端開有兩個(gè)固定孔，通過螺釘與車架66固定，另一端開有通孔，通過 拖車連接銷64與軀體L3連接。
權(quán)利要求
1.單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，其特征在于單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)包括左側(cè)腿(Li)、右側(cè)腿(L2)、軀體(L3)、拖車(L4)； 左三桿00)上中部的孔和左側(cè)腿連接桿( 的A端孔通過左中一轉(zhuǎn)銷(37)連接在一起；左六桿(30)上中部的孔和左側(cè)腿連接桿( 的B端孔通過左中二轉(zhuǎn)銷(38)連接在一起；左曲柄(1 的卡槽與左側(cè)腿傳動(dòng)軸(6)配合，通過頂絲軸向固定； 右三桿0 上中部的孔和右側(cè)腿連接桿(1 的C端孔通過右中一轉(zhuǎn)銷(39)連接在 一起；右六桿(56)上中部的孔和右側(cè)腿連接桿(1 的D端孔通過右中二轉(zhuǎn)銷00)連接在 一起；右曲柄Gl)的卡槽與右側(cè)腿傳動(dòng)軸(1 配合，通過頂絲軸向固定； 拖車(L4)上的托架(6 通過拖車連接銷(64)連接在軀體(U)的軀體第二連接件 (11)上；通過上述連接，完成機(jī)構(gòu)的組裝，電機(jī)(8)通過同步帶(7)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)軸(4)和第二轉(zhuǎn) 軸(13)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)腿部運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的軀體(U)包括軀體第一連接件(1)、左側(cè)腿連接桿O)、聯(lián)軸器(3)、同步帶輪 ⑷、軀體第一滾動(dòng)軸承(5)、左側(cè)腿傳動(dòng)軸(6)、同步帶(7)、電機(jī)⑶、電機(jī)座(9)、電機(jī)同步 帶輪(10)、軀體第二連接件(11)、右側(cè)腿連接桿(1 、右側(cè)腿傳動(dòng)軸(1 、軀體第二滾動(dòng)軸 承(14)；左側(cè)腿連接桿( 的中心安裝軀體第一滾動(dòng)軸承(5)，左側(cè)腿連接桿( 上開有四個(gè)關(guān) 于中心對(duì)稱的沉孔，通過螺釘與軀體第二連接件(1)和軀體第二連接件(11)上的螺紋孔連 接；左側(cè)腿傳動(dòng)軸(6)與軀體第一滾動(dòng)軸承( 配合，左側(cè)腿傳動(dòng)軸(6)上開有兩個(gè)螺紋 孔，離軸肩近的螺紋孔通過頂絲固定同步帶輪G)，另外一個(gè)與聯(lián)軸器C3)連接；電機(jī)(8)固定在電機(jī)座(9)上，電機(jī)座(9)通過螺釘固定在軀體第二連接件(11)上， 電機(jī)軸通過頂絲和電機(jī)同步帶輪(10)固定；同步帶(7)安裝在同步帶輪⑷和電機(jī)同步帶輪(10)上；右側(cè)腿連接桿(1 中心安裝軀體第二滾動(dòng)軸承(14)，右側(cè)腿連接桿(1 上開有四個(gè) 關(guān)于中心對(duì)稱的沉孔，通過螺釘與軀體第一連接件(1)和軀體第二連接件(11)上的螺紋孔 連接；右側(cè)腿傳動(dòng)軸(1 與軀體第二滾動(dòng)軸承(14)配合，右側(cè)腿傳動(dòng)軸(1 與左側(cè)腿傳動(dòng) 軸(6)結(jié)構(gòu)和尺寸相同，遠(yuǎn)離軸肩的一端與聯(lián)軸器(3)連接；電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)右側(cè)腿傳動(dòng)軸(1 與左側(cè)腿傳動(dòng)軸(6)同步旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四足步行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的左側(cè)腿(Li)包括左曲柄(15)，左一桿(16)、左二桿(18)、左三桿00)、左四桿 (23)、左五桿(27)、左六桿(30)、左七桿(31)、左八桿(34)；左一轉(zhuǎn)銷(17)、左二轉(zhuǎn)銷(19)、 左三轉(zhuǎn)銷(21)、左四轉(zhuǎn)銷(22)、左五轉(zhuǎn)銷(M)、左六轉(zhuǎn)銷( )、左七轉(zhuǎn)銷( )、左八轉(zhuǎn)銷( )、左九轉(zhuǎn)銷(32)、左十轉(zhuǎn)銷(33)、左i^一轉(zhuǎn)銷(35)；左一足(25)、左二足(36)；左一桿(16)上開有三個(gè)不等距安裝孔，帶凹槽的一端上的安裝孔通過左六轉(zhuǎn)銷06) 連接在左曲柄(1 的上層；不帶凹槽的一端的端頭安裝孔通過左二轉(zhuǎn)銷(19)連接在左三 桿OO)的上層；左一桿(16)的另外一個(gè)安裝孔通過左一轉(zhuǎn)銷(17)連接在左二桿(18)的 上層；左四桿03)上開有三個(gè)不等距的安裝孔，孔間距較小的一側(cè)其端頭處的安裝孔通過 左三轉(zhuǎn)銷連接在左三桿OO)端頭的孔的上層；左四桿中部的安裝孔通過左四轉(zhuǎn) 銷02)連接在左二桿(18)端頭的孔的上層；左四桿03)的另一個(gè)安裝孔通過左五轉(zhuǎn)銷 (24)與左一足(25)連接；左五桿(27)與左一桿(16)結(jié)構(gòu)和尺寸相同，帶凹槽的一端上的安裝孔通過左六轉(zhuǎn)銷 (26)連接在左曲柄(1 的上層；不帶凹槽的一端的端頭安裝孔通過左八轉(zhuǎn)銷09)連接在 左六桿(30)的上層；另外一個(gè)安裝孔通過左七轉(zhuǎn)銷08)連接在左七桿(31)的上層；左八桿(34)與左四桿03)結(jié)構(gòu)和尺寸相同，孔間距較小的一側(cè)其端頭處的安裝孔通 過左九轉(zhuǎn)銷(3 連接在左六桿(30)端頭的孔的上層；左八桿(34)中部的安裝孔通過左十 轉(zhuǎn)銷(3 連接在左七桿(31)端頭的孔的的上層；左八桿(34)的另一個(gè)安裝孔通過左十一 轉(zhuǎn)銷(35)與左二足(36)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，其特征在于左側(cè)腿(Li)為對(duì)稱機(jī)構(gòu)；左一桿(17)、和左五(XI、結(jié)構(gòu)和尺寸相同； 左二桿(18)、和左七(31)結(jié)構(gòu)和尺寸相同； 左三桿OO)和左六(30)結(jié)構(gòu)和尺寸相同； 左四桿03)和左八(34)結(jié)構(gòu)和尺寸相同； 左一足05)和左二(36)結(jié)構(gòu)和尺寸相同；左曲柄(巧)和左二桿(18)、左三桿(20)、左六桿(30)、左七桿(31)在第一層；左一桿 (17)、左五桿(27)、左四桿(23)、左八桿(34)在第二層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述的左側(cè)腿(Li)和右側(cè)腿(L2)的結(jié)構(gòu)、尺寸相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的拖車(L4)包括托架(65)、車架(66)、第一車輪(67)、第二車輪68)； 托架(6 的一端開有兩個(gè)固定孔，通過螺釘與車架(66)固定，另一端開有通孔，通過 拖車連接銷(64)與軀體(U)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單動(dòng)力四足步行機(jī)構(gòu)，包括左側(cè)腿(L1)、右側(cè)腿(L2)、軀體(L3)、拖車(L4)；左側(cè)腿(L1)的左曲柄(15)的卡槽與左側(cè)腿傳動(dòng)軸(6)配合，通過頂絲軸向固定；右側(cè)腿(L2)的右曲柄(41)的卡槽與右側(cè)腿傳動(dòng)軸(13)配合，通過頂絲軸向固定；拖車(L4)上的托架(65)通過拖車連接銷(64)連接在軀體(L3)的軀體第二連接件(11)上；通過上述連接，完成機(jī)構(gòu)的組裝，電機(jī)(8)通過同步帶(7)帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)軸(4)和第二轉(zhuǎn)軸(13)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)腿部運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。本發(fā)明的每側(cè)腿桿件分兩層布置，簡化了腿部機(jī)構(gòu)，組裝方便，易于加工，可用于玩具制作，教具制作和步行機(jī)器人設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)B62D57/028GK102068819SQ201010588398
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者姚燕安, 田耀斌 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)