專利名稱：一種下坡自行機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可以在不需外力干擾的情況下自主實(shí)現(xiàn)下坡運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人裝置。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的下坡自行機(jī)器人有雙足的、輪式的，其均需要復(fù)雜的傳感器技術(shù)與控制技術(shù)的綜合應(yīng)用，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本非常高。并不適用日常的使用，如在玩具市場(chǎng)因成本因素其推廣受到很大的限制；另，在教學(xué)中受成本的影響只能采用圖示的方式進(jìn)行演示。無法滿足需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種下坡自行機(jī)器人，采用純機(jī)械的結(jié)構(gòu)，無需復(fù)雜的電氣控制，制造簡(jiǎn)單，成本低。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種下坡自行機(jī)器人，包括身體1、前腿2、前足3、后腿4與后足5 ；前腿2固定于身體I前部下端，后腿4鉸接于身體I的后部；身體I與前腿2的合體重心8在前后方向位于前腿2與后腿4間身體I的下部；前足3固定于前腿2下端，前足3的足底面為弧形，其水平回轉(zhuǎn)中心為前足回轉(zhuǎn)軸心6，前足回轉(zhuǎn)軸心6位于身體I的中部；后足5固定于后腿4下端，后足5的足底面為弧形，其水平回轉(zhuǎn)中心為鉸接軸心7，鉸接軸心7和前足回轉(zhuǎn)軸心6的連線與通過前足回轉(zhuǎn)軸心6的前腿中心線的夾角為30 50度；后足5的回轉(zhuǎn)半徑是前足3回轉(zhuǎn)半徑的O. 5 O. 75倍；合體重心8與和前足回轉(zhuǎn)軸心6的連線與鉸接軸心7與和足回轉(zhuǎn)軸心6的連線的夾角為5 15度；后腿4向前回轉(zhuǎn)的角度小于等于5度；向后旋轉(zhuǎn)的角度小于等于15度。所述的前足3通過T型槽與前腿2連接；后足5通過T型槽與后腿4連接。所述的鉸接軸心7和前足回轉(zhuǎn)軸心6的連線與通過前足回轉(zhuǎn)軸心6的前腿中心線的夾角為40度。所述的后足5的回轉(zhuǎn)半徑是前足3回轉(zhuǎn)半徑的O. 6倍。所述的合體重心8與和前足回轉(zhuǎn)軸心6的連線與鉸接軸心7與和足回轉(zhuǎn)軸心6的連線的夾角為10度。所述的后腿4向前回轉(zhuǎn)的角度等于2度；向后旋轉(zhuǎn)的角度等于12度。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種下坡自行機(jī)器人，采用純機(jī)械的結(jié)構(gòu)，無需復(fù)雜的電氣控制，制造簡(jiǎn)單，成本低。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的下坡自行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖一；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的下坡自行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖二。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例如圖1與2所示，一種下坡自行機(jī)器人，包括身體1、前腿2、前足3、后腿4與后足5幾部份，前腿2固定于身體I前部下端，后腿4鉸接于身體I的后部；身體I與前腿2的合體重心8在前后方向位于前腿2與后腿4間身體I的下部；由于一般下坡自行機(jī)器人是左右對(duì)稱的，所以合體重心8位于左右寬度方向的中心位置。前足3固定于前腿2下端，后足5固定于后腿4下端，具體的所述的前足3通過T型槽與前腿2連接；后足5通過T型槽與后腿4連接。方便安裝與拆卸前足3與后足5。前足3的足底面為弧形，后足5的足底面為弧形，整體形成一類似“不倒翁”的結(jié)構(gòu)。另外，前足3與后足5的左右寬度一般要大于身體I寬度，則更加平穩(wěn)。前足3的足底面為弧形，其水平回轉(zhuǎn)中心為前足回轉(zhuǎn)軸心6，前足回轉(zhuǎn)軸心6位于身體I的中部；后足5的足底面為弧形，其水平回轉(zhuǎn)中心為鉸接軸心7，鉸接軸心7和前足回轉(zhuǎn)軸心6的連線與通過前足回轉(zhuǎn)軸心6的前腿中心線的夾角α為30 50度；具體較佳的實(shí)例中，夾角為40度。后足5的回轉(zhuǎn)半徑是前足3回轉(zhuǎn)半徑的O. 5 O. 75倍；具體較佳的實(shí)例中，為O. 6倍。合體重心8與和前足回轉(zhuǎn)軸心6的連線與鉸接軸心7與和足回轉(zhuǎn)軸心6的連線的夾角β為5 15度；具體較佳的實(shí)例中，夾角為10度。后腿4向前回轉(zhuǎn)的角度小于等于5度；向后旋轉(zhuǎn)的角度小于等于15度。具體較佳的實(shí)例中，所述的后腿4向前回轉(zhuǎn)的角度等于2度；向后旋轉(zhuǎn)的角度等于12度。工作原理參考不倒翁原理，下坡自行機(jī)器人在下坡行走時(shí)做周期性運(yùn)動(dòng)，實(shí)際中需要將下坡自行機(jī)器人放在一個(gè)斜面的項(xiàng)端，同時(shí)，保證前足3與后足5的足底面與斜面間保持一定的摩擦力，這可以通過改變斜面或足底面的表面間的摩擦系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，如改變表面粗糙度。一個(gè)周期大致可以分為五個(gè)階段第一階段，由于重力作用，下坡自行機(jī)器人整體沿斜面向下滾動(dòng)，直至前足3與斜面接觸。第二階段，前足3與斜面接觸，下坡自行機(jī)器人由于慣性整體以前足3與斜面的接觸點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)中心向前轉(zhuǎn)動(dòng)，直至后足5與斜面分離。第三階段，后足5與斜面分離，下坡自行機(jī)器人整體由于慣性繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，后足5由于只受重力，自由下擺直至到達(dá)向前轉(zhuǎn)的極限位置。第四階段，下坡自行機(jī)器人整體前擺到達(dá)極限位置，由于重力，下坡自行機(jī)器人整體向后“滾動(dòng)”，至后足5再次與斜面相接觸，完成第四階段的運(yùn)動(dòng)。第五階段，以后足5與斜面的接觸點(diǎn)為圓心，下坡自行機(jī)器人整體向后轉(zhuǎn)動(dòng)，直到iu足3完全抬起。這樣便形成了一個(gè)周期，下坡自行機(jī)器人重復(fù)著一個(gè)周期的五個(gè)動(dòng)作，最終實(shí)現(xiàn)了雙足交替行走下坡。通過上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型一下坡自行機(jī)器人仿照不倒翁原理，在摩擦系數(shù)一定、斜面夾角在許可角范圍內(nèi)的情況下，斜坡傾斜角度越大，其運(yùn)動(dòng)周期越大，擺動(dòng)角越大，從而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)結(jié)果。作為玩具能夠激發(fā)孩子的好奇心，作為實(shí)驗(yàn)演示儀器，能夠控制單一變量，改變實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再加上其新穎可愛的外形，使得枯燥的學(xué)習(xí)變得更加生動(dòng)以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種下坡自行機(jī)器人，其特征在于，包括身體(I)、前腿(2)、前足(3)、后腿(4)與后足(5)；前腿(2)固定于身體(I)前部下端，后腿(4)鉸接于身體(I)的后部；身體(I)與前腿(2 )的合體重心(8 )在前后方向位于前腿(2 )與后腿(4 )間身體(I)的下部；前足(3)固定于前腿(2)下端，前足(3)的足底面為弧形，其水平回轉(zhuǎn)中心為前足回轉(zhuǎn)軸心(6)，前足回轉(zhuǎn)軸心(6)位于身體(I)的中部；后足(5)固定于后腿(4)下端，后足(5)的足底面為弧形，其水平回轉(zhuǎn)中心為鉸接軸心(7)，鉸接軸心(7)和前足回轉(zhuǎn)軸心(6)的連線與通過前足回轉(zhuǎn)軸心(6)的前腿中心線的夾角為30 50度；后足(5)的回轉(zhuǎn)半徑是前足(3)回轉(zhuǎn)半徑的O. 5 O. 75倍；合體重心(8)與和前足回轉(zhuǎn)軸心(6)的連線與鉸接軸心(7)與和足回轉(zhuǎn)軸心(6)的連線的夾角為5 15度；后腿(4)向前回轉(zhuǎn)的角度小于等于5度；向后旋轉(zhuǎn)的角度小于等于15度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下坡自行機(jī)器人，其特征在于，所述的前足(3)通過T型槽與前腿(2)連接；后足(5)通過T型槽與后腿(4)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的下坡自行機(jī)器人，其特征在于，所述的鉸接軸心(7)和前足回轉(zhuǎn)軸心(6)的連線與通過前足回轉(zhuǎn)軸心(6)的前腿中心線的夾角為40度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的下坡自行機(jī)器人，其特征在于，所述的后足(5)的回轉(zhuǎn)半徑是前足(3)回轉(zhuǎn)半徑的O. 6倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的下坡自行機(jī)器人，其特征在于，所述的合體重心(8)與和前足回轉(zhuǎn)軸心(6)的連線與鉸接軸心(7)與和足回轉(zhuǎn)軸心(6)的連線的夾角為10度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的下坡自行機(jī)器人，其特征在于，所述的后腿(4)向前回轉(zhuǎn)的角度等于2度；向后旋轉(zhuǎn)的角度等于12度。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種下坡自行機(jī)器人，包括身體(1)、前腿(2)、前足(3)、后腿(4)與后足(5)；前腿(2)固定于身體(1)前部下端，后腿(4)鉸接于身體(1)的后部；身體(1)與前腿(2)的合體重心(8)在前后方向位于前腿(2)與后腿(4)間身體(1)的下部；前足(3)固定于前腿(2)下端，前足(3)的足底面為弧形，其水平回轉(zhuǎn)中心為前足回轉(zhuǎn)軸心(6)，前足回轉(zhuǎn)軸心(6)位于身體(1)的中部；采用純機(jī)械的結(jié)構(gòu)，無需復(fù)雜的電氣控制，制造簡(jiǎn)單，成本低。
文檔編號(hào)B62D57/032GK103010332SQ201310014570
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者周茂軍, 白家振, 張馨丹, 紀(jì)忍松, 李曉波 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)