專(zhuān)利名稱(chēng)：一種兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三自由度兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整和野外探測(cè)功能。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括輪式、腿式、履帶式等，這些機(jī)構(gòu)目前均較為成熟，并在實(shí)際生活中得到了廣泛應(yīng)用，而這些機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)也被人們所熟知。比如輪式機(jī)器人雖保證了移動(dòng)的順暢性，但越障性能相對(duì)較差，履帶式機(jī)器人既保證了移動(dòng)的順暢性，又兼顧了越障能力，但其結(jié)構(gòu)空間較大，而目前倍受追捧腿式機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)空間小，但相對(duì)于其他機(jī)構(gòu)其控制難度有所增加。兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化程度較高，運(yùn)動(dòng)靈活，有一定的越障能力，機(jī)構(gòu)空間較小，并且有良好的力學(xué)性能。目前步行機(jī)構(gòu)總體上仍以串聯(lián)機(jī)構(gòu)為主，但正如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN101830252A中所述，兩足步行串聯(lián)機(jī)構(gòu)也有如承載能力低、自身重量大、能耗高等缺陷。然而，傳統(tǒng)的兩足步行并聯(lián)機(jī)器人，雖能夠較好的回避兩足步行串聯(lián)機(jī)構(gòu)的缺陷，但機(jī)構(gòu)難以避免并聯(lián)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，如機(jī)構(gòu)整體靈活度不高，控制較為復(fù)雜等。因此，在特殊工作環(huán)境，如完成環(huán)境探測(cè)，目標(biāo)搜索等任務(wù)時(shí)仍存在問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多環(huán)閉鏈并聯(lián)的兩足步行機(jī)構(gòu)，解決了簡(jiǎn)單四桿移動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的變線運(yùn)動(dòng)功能，同時(shí)避免了為使離地平臺(tái)繞自身轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而兩平臺(tái)均需要裝載電機(jī)的情況。本發(fā)明的技術(shù)方案一種兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)靜平臺(tái)，一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，兩個(gè)連桿，兩個(gè)推桿，兩個(gè)電機(jī)，八個(gè)萬(wàn)向節(jié)。靜平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)平行布置，兩個(gè)連桿與兩個(gè)推桿分別相互平行。一個(gè)電機(jī)平行設(shè)置于所述動(dòng)平臺(tái)內(nèi)，另一個(gè)電機(jī)垂直設(shè)置于任一連桿或推桿端部的軸套銷(xiāo)軸上。所述動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與連桿、推桿連接，其中連桿推桿位置相互平行。通過(guò)上述步驟完成兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)的組裝，該機(jī)構(gòu)共有三個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上下交替前行，橫向移動(dòng)及離地移動(dòng)平臺(tái)繞自身轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)的功能。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)合理的布置連桿，可使兩個(gè)平臺(tái)上下交替前行。通過(guò)巧妙的布置推桿，使離地平臺(tái)繞自身轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。并且，在電機(jī)(61)的驅(qū)動(dòng)下，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)變線運(yùn)動(dòng)功能。由此可見(jiàn)，該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)和探測(cè)姿態(tài)調(diào)整功能，具有結(jié)構(gòu)空間較小，運(yùn)行平穩(wěn)、靈活，控制簡(jiǎn)單，越障能力強(qiáng)，穩(wěn)定性、剛性、承載能力強(qiáng)，對(duì)外在工作環(huán)境要求低等優(yōu)勢(shì)。


圖1為本發(fā)明部件示意圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明靜移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明設(shè)有電機(jī)的連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明上下交替前行運(yùn)動(dòng)示意圖；圖7為本發(fā)明離地平臺(tái)繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)示意具體實(shí)施方案結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。一種兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖1包括一個(gè)靜平臺(tái)(C)，一個(gè)動(dòng)平臺(tái)(F)，兩個(gè)連桿
(8)、(0)，兩個(gè)推桿(六)、化)，兩個(gè)電機(jī)(34、61)，八個(gè)萬(wàn)向節(jié)(6、11、1、J、K、L、M、N)。靜平臺(tái)(C)與動(dòng)平臺(tái)(F)平行布置，連桿(B、D)與推桿(A、E)相互平行。所述動(dòng)平臺(tái)內(nèi)設(shè)有與其平行的電機(jī)(34)，電機(jī)(61)垂直設(shè)置于任一連桿或推桿端部的軸套銷(xiāo)軸上。所述動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與連桿、推桿連接，其中連桿推桿位置相互平行。靜平臺(tái)(C)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，如圖2，由底板(19)、兩個(gè)側(cè)板(9、21)、兩個(gè)短板(8、18)組成半封閉空間，側(cè)板兩端設(shè)有支撐足(7、10、17、20)，使該平臺(tái)與地面保持一定距離。封閉空間左側(cè)連接塊(6)通過(guò)螺釘固定于左側(cè)側(cè)板上，同時(shí)與底板用螺釘固定，轉(zhuǎn)軸(4)右端穿過(guò)連接塊與側(cè)板用螺釘固定，轉(zhuǎn)軸另一端與連接塊(2)通過(guò)螺釘固定，連接塊(2)另一端與轉(zhuǎn)軸(I)通過(guò)螺釘固定。銷(xiāo)軸軸套(54)布置于轉(zhuǎn)軸(4)上，在垂直于轉(zhuǎn)軸的方向設(shè)置銷(xiāo)軸，銷(xiāo)軸與連桿端部形成萬(wàn)向節(jié)，通過(guò)軸套(3、5)進(jìn)行軸向固定。軸套銷(xiāo)軸(53)設(shè)置于轉(zhuǎn)軸(I)上，在垂直于轉(zhuǎn)軸的方向設(shè)置銷(xiāo)軸，銷(xiāo)軸與推桿端部形成萬(wàn)向節(jié)，通過(guò)軸套及卡簧進(jìn)行軸向固定。動(dòng)平臺(tái)(F)兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)布置，如圖3，由一個(gè)底板(49)，兩個(gè)側(cè)板(28、45)，兩個(gè)短板(35、47)組成半封閉空間。側(cè)板兩端設(shè)有支撐足(29、36、44、50)，使該平臺(tái)與地面保持一定距離。電機(jī)座(33、48)通過(guò)螺釘固定于底板(49)上。電機(jī)(34)與動(dòng)平臺(tái)平行布置，且與電機(jī)座通過(guò)螺釘固定。主軸與齒輪(51)通過(guò)鍵連接實(shí)現(xiàn)周向固定。封閉空間左側(cè)連接塊(52)通過(guò)螺釘固定于左側(cè)側(cè)板上，同時(shí)與底板用螺釘固定，支架(30)通過(guò)螺釘固定在連接塊(52)上側(cè)，且支架通孔平行于動(dòng)平臺(tái)。支架對(duì)長(zhǎng)軸(31)起支撐作用，同時(shí)進(jìn)行軸向固定。齒輪(32)與主軸采用鍵連接，且與齒輪(51)嚙合形成齒輪副，將動(dòng)力傳遞給長(zhǎng)軸。主軸左側(cè)與齒輪(27)采用鍵連接。轉(zhuǎn)軸(24)右端穿過(guò)連接塊(52)與側(cè)板用螺釘固定，轉(zhuǎn)軸另一端與連接塊(23 )通過(guò)螺釘固定，連接塊(23 )另一端與轉(zhuǎn)軸(22 )通過(guò)螺釘固定。軸套銷(xiāo)軸(60)布置于轉(zhuǎn)軸(22)上，在垂直于轉(zhuǎn)軸的方向設(shè)置銷(xiāo)軸，銷(xiāo)軸與推桿端部形成萬(wàn)向節(jié)，通過(guò)軸套及卡簧進(jìn)行軸向固定。軸套銷(xiāo)軸(25 )布置于轉(zhuǎn)軸(24 )上，在垂直于轉(zhuǎn)軸的方向設(shè)置銷(xiāo)軸，銷(xiāo)軸與連桿端部形成萬(wàn)向節(jié)，通過(guò)軸套進(jìn)行軸向固定。齒輪(26)套在軸套銷(xiāo)軸(25)上，通過(guò)方孔進(jìn)行周向固定，將長(zhǎng)軸動(dòng)力傳遞給軸套銷(xiāo)軸(25)。以上所述萬(wàn)向節(jié)，由軸套銷(xiāo)軸，連桿或推桿組成。軸套套在轉(zhuǎn)軸外形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，在垂直于轉(zhuǎn)軸的方向設(shè)置銷(xiāo)軸，銷(xiāo)軸與連桿或推桿兩端的孔形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，組裝起來(lái)具備萬(wàn)向節(jié)功能。
電機(jī)(61)垂直設(shè)置于任一連桿或推桿的端部，如圖4,電機(jī)(61)與電機(jī)座(62)通過(guò)螺釘固定，電機(jī)座與連桿或推桿通過(guò)螺釘固定，輸出軸與銷(xiāo)軸軸套的銷(xiāo)軸用頂絲連接。連桿(B)由零件(63、64)通過(guò)螺釘連接固定。靜平臺(tái)(C)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，其中轉(zhuǎn)軸(1、4、13、16)，連接塊(2、6、11、15)，支撐足(7、10、17、20)，側(cè)板(9、21)，前板(8)，后板(18)，底板(19)組成機(jī)架，軸套(4、6、12、14)用于與其他零件連接時(shí)進(jìn)行軸向固定；動(dòng)平臺(tái)(F)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，其中轉(zhuǎn)軸(22、24、40、42)，連接塊(23、52、46、41)，側(cè)板(28、45)，前板(35)，后板(47)，底板(49)，支撐足(29、36、50、44)組成機(jī)架；該機(jī)構(gòu)從左側(cè)看，推桿(A)，連桿(B)，連接塊(2)，連接塊(23)，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)(G、H、N、M)構(gòu)成四邊形機(jī)構(gòu)，其中連接塊(2)屬于靜平臺(tái)機(jī)架，連接塊(23)屬于動(dòng)平臺(tái)機(jī)架。當(dāng)推桿長(zhǎng)度與連桿長(zhǎng)度相等時(shí)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，兩平臺(tái)相互平行。通過(guò)推桿(A、E)同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短可以調(diào)整離地平臺(tái)的姿態(tài)，達(dá)到探測(cè)的目的。動(dòng)平臺(tái)(F)間的動(dòng)力傳輸，由于轉(zhuǎn)軸(24)與動(dòng)平臺(tái)要形成固定關(guān)系，轉(zhuǎn)軸(24)上的軸套銷(xiāo)軸(25)要將動(dòng)力傳遞給連桿，但是因?yàn)閯?dòng)平臺(tái)是半封閉空間，所以不能將動(dòng)力水平傳出。因此電機(jī)(34 )將動(dòng)力傳給齒輪(51)，齒輪(51)與齒輪(32 )嚙合，將動(dòng)力轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸(31)與齒輪(27、38)用鍵連接，將扭矩傳遞給齒輪(26、43 )。 通過(guò)上述步驟完成兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)的組裝。該兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)在電機(jī)(34)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)，如圖5，該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下交替前行、后退，電機(jī)(61)驅(qū)動(dòng)該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變線運(yùn)動(dòng)功能。該兩組步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)在推桿同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，如圖6，可使離地平臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞自身轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)靜平臺(tái)(C)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái) (F)、兩個(gè)連桿(B、D)、兩個(gè)推桿(A、E)、兩個(gè)電機(jī)(34、61)、八個(gè)萬(wàn)向節(jié)(G、H、1、J、K、L、M、 N)；靜平臺(tái)(C)與動(dòng)平臺(tái)(F)平行布置，連桿(B、D)與推桿(A、E)相互平行，所述動(dòng)平臺(tái)內(nèi)設(shè)有與其平行的電機(jī)(34)，電機(jī)(61)垂直設(shè)置于任一連桿或推桿端部的軸套銷(xiāo)軸上。所述動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與連桿、推桿連接，其中連桿推桿位置相互平行；靜平臺(tái)(C)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，其中轉(zhuǎn)軸(1、4、13、16)、連接塊(2、6、11、15)、支撐足(7、10、 17、20)、側(cè)板(9、21)、前板(8)、后板(18)、底板(19)組成機(jī)架，軸套(4、6、12、14)用于與其他零件連接時(shí)進(jìn)行軸向固定；動(dòng)平臺(tái)(F)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，其中轉(zhuǎn)軸(22、24、40、42)、連接塊(23、52、46、41)、側(cè)板(28、 45)、前板(35)、后板(46)、底板(49)、支撐足(29、36、50、44)組成機(jī)架；由于轉(zhuǎn)軸(24)與動(dòng)平臺(tái)要形成固定關(guān)系，轉(zhuǎn)軸(24)上的軸套銷(xiāo)軸(25)要將動(dòng)力傳遞給連桿，但是因?yàn)閯?dòng)平臺(tái)是半封閉空間，因此不能將動(dòng)力水平傳出，所以依次通過(guò)齒輪(51、 32、27、26 )將電機(jī)動(dòng)力傳遞給軸套銷(xiāo)軸(25 )，并通過(guò)軸套銷(xiāo)軸(25 )將動(dòng)力傳遞給連桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，該機(jī)構(gòu)從左側(cè)看，推桿(A)，連桿(B)，連接塊(2)，連接塊 (23)，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)(G、H、N、M)構(gòu)成四邊形機(jī)構(gòu)，其中連接塊(2)屬于靜平臺(tái)機(jī)架的一部分， 連接塊(23)屬于動(dòng)平臺(tái)機(jī)架的一部分。當(dāng)推桿長(zhǎng)度與連桿長(zhǎng)度相等時(shí)構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，兩平臺(tái)相互平行，通過(guò)推桿(A)、(E)同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短調(diào)整離地平臺(tái)的姿態(tài)，達(dá)到探測(cè)的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，該機(jī)構(gòu)包括八個(gè)萬(wàn)向節(jié)(G、H、1、J、K、L、M、N)，所述萬(wàn)向節(jié)由銷(xiāo)軸軸套、連桿或推桿、轉(zhuǎn)軸組成。其中銷(xiāo)軸軸套在垂直轉(zhuǎn)軸處設(shè)置銷(xiāo)軸，且與轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，銷(xiāo)軸與連桿或推桿亦形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，兩轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互垂直，構(gòu)成萬(wàn)向節(jié)。
全文摘要
一種兩足步行移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)靜平臺(tái)(C)、一個(gè)動(dòng)平臺(tái)(F)、兩個(gè)連桿(B、D)、兩個(gè)推桿(A、E)、八個(gè)萬(wàn)向節(jié)(G、H、I、J、K、L、M、N)。所述動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與連桿、推桿連接，其中連桿與推桿位置相互平行。在電機(jī)(34)的帶動(dòng)下，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上下交替前行；在電機(jī)(61)的帶動(dòng)下，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)橫向移動(dòng)；當(dāng)兩推桿同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，可使離地移動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)繞自身轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)。該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)和探測(cè)姿態(tài)調(diào)整功能，既解決了簡(jiǎn)單四桿移動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的變線運(yùn)動(dòng)功能，同時(shí)還避免了兩個(gè)移動(dòng)平臺(tái)內(nèi)均裝載電機(jī)的情況，從而達(dá)到節(jié)省空間的效果。
文檔編號(hào)B62D57/032GK103010329SQ20121049342
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者姚燕安, 苗志懷, 荀致遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)