本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人。

背景技術(shù)：

足式移動(dòng)機(jī)器人具有分散式布置的腿部結(jié)構(gòu)，機(jī)器人足端與地面間為點(diǎn)面接觸，因此使得腿式移動(dòng)機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中行走自如，具有廣泛的應(yīng)用。多足步行機(jī)器人的類型有很多，其中最具代表性的有雙足、四足、六足和八足機(jī)器人，六足機(jī)器人和四足機(jī)器人具有雙足機(jī)器人所沒有的超強(qiáng)穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)不同的環(huán)境，存在多種多樣的步態(tài)，而其冗余結(jié)構(gòu)保證了其失去一條腿或者一條腿踏空的情況下能夠很好的保證平衡性，相對(duì)于八足機(jī)器人又具有相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)及控制方法。傳統(tǒng)的六足機(jī)器人并不具備很好作業(yè)的能力，并且在某些環(huán)境下六足機(jī)器人使用四足可以滿足站立或行走的要求，多出的兩足存在浪費(fèi)的情況，腿的利用率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種足部利用率高、作業(yè)能力強(qiáng)的可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人，包括控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)包括軀干和與軀干連接的若干對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還設(shè)置有運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)包括與至少一對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的搖臂板和驅(qū)動(dòng)搖臂板轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)，還設(shè)置有平衡機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的尾巴，尾巴設(shè)置在軀干的尾部，通過運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)驅(qū)動(dòng)搖臂板轉(zhuǎn)動(dòng)以提升相應(yīng)的至少一對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)離開地面進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多足和少足運(yùn)動(dòng)模式的切換。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，若干對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為前足、中足和后足三對(duì)，軀干包括前軀干和后軀干，前足與前軀干連接，中足、后足均與后軀干連接，運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)設(shè)置在前軀干和后軀干間。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)和搖臂板均成對(duì)的左右對(duì)稱設(shè)置在后軀干上，兩搖臂板的兩端分別與對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)的輸出軸和前軀干連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還對(duì)稱設(shè)置有一對(duì)推拉桿型電磁鐵和與各推拉桿型電磁鐵對(duì)應(yīng)的定位架，兩定位架和兩搖臂板上均設(shè)置有若干同軸的圓孔，通過兩推拉桿電磁鐵的推拉桿伸出以插入到對(duì)應(yīng)定位架和搖臂板的圓孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)模式的鎖定。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括依次串聯(lián)的第一舵機(jī)、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)和與第三舵機(jī)輸出端鉸接的支撐板，第一舵機(jī)呈前后擺動(dòng)方向安裝在軀干上，第二舵機(jī)呈上下擺動(dòng)方向安裝，第三舵機(jī)呈左右擺動(dòng)方向安裝。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，支撐板包括兩塊上端分別與第三舵機(jī)鉸接的板，支撐板的下端還設(shè)置有支撐腳機(jī)構(gòu)，支撐腳結(jié)構(gòu)包括與支撐板下端固定連接的支撐腳框架、水平支撐的固定設(shè)置在支撐板兩塊板間的支撐柱，支撐腳框架的底端還設(shè)置有防滑塊。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，尾巴包括與后軀干固定連接的尾座、依次串接在一起的第四舵機(jī)、第五舵機(jī)、第六舵機(jī)和第七舵機(jī)，第四舵機(jī)呈左右擺動(dòng)方向的固定設(shè)置在尾座上，第五舵機(jī)、第六舵機(jī)和第七舵機(jī)均呈上下擺動(dòng)方向安裝，第七舵機(jī)上還固定設(shè)置有末端擺塊。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，前軀干包括前軀干上板和前軀干下板，后軀干包括后軀干上板和后軀干下板，前足的上端固定設(shè)置在前軀干上板和前軀干下板間，中足和后足的上端均固定設(shè)置在后軀干上板和后軀干下板間。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，前足和后足分別向前和向后呈角度安裝在軀干上。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，軀干由碳纖維材料制作而成，軀干上還設(shè)置有若干減輕重量的通孔。

本發(fā)明的有益效果：此可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人通過運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)和尾巴的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)多足同步運(yùn)動(dòng)，當(dāng)有操作需求時(shí)，可通過運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)將若干對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)抬起停止該部分的足部運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)換為操作手，這樣既可以增加機(jī)器人的足部利用率提高作業(yè)能力，也減少了功耗，尾巴的設(shè)置增強(qiáng)了機(jī)器人的平衡能力，提高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1是可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人的足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人的尾巴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人的軀干及運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1至圖4，本發(fā)明為一種可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人，包括控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)包括軀干1和與軀干1連接的若干對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，還設(shè)置有運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4，運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4包括與至少一對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2連接的搖臂板42和驅(qū)動(dòng)搖臂板42轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41，還設(shè)置有平衡機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的尾巴3，尾巴3設(shè)置在軀干1的尾部，通過運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41驅(qū)動(dòng)搖臂板42轉(zhuǎn)動(dòng)以提升相應(yīng)的至少一對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2離開地面進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多足和少足運(yùn)動(dòng)模式的切換。

通過運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4和尾巴3的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)多足同步運(yùn)動(dòng)，當(dāng)有操作需求時(shí)，可通過運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4將若干對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2抬起停止該部分的足部運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)換為操作手，這樣既可以增加機(jī)器人的足部利用率提高作業(yè)能力，也減少了功耗，尾巴3的設(shè)置增強(qiáng)了機(jī)器人的平衡能力，提高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，若干對(duì)足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2分為前足、中足和后足三對(duì)，軀干1包括前軀干和后軀干，前足與前軀干連接，中足、后足均與后軀干連接，運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4設(shè)置在前軀干和后軀干間。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41和搖臂板42均成對(duì)的左右對(duì)稱設(shè)置在后軀干上，兩搖臂板42的兩端分別與對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41的輸出軸和前軀干連接。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，還對(duì)稱設(shè)置有一對(duì)推拉桿型電磁鐵44和與各推拉桿型電磁鐵44對(duì)應(yīng)的定位架45，兩定位架45和兩搖臂板42上均設(shè)置有若干同軸的圓孔，通過兩推拉桿電磁鐵44的推拉桿伸出以插入到對(duì)應(yīng)定位架45和搖臂板42的圓孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)模式的鎖定。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括依次串聯(lián)的第一舵機(jī)21、第二舵機(jī)22、第三舵機(jī)23和與第三舵機(jī)23輸出端鉸接的支撐板24，第一舵機(jī)21呈前后擺動(dòng)方向安裝在軀干1上，第二舵機(jī)22呈上下擺動(dòng)方向安裝，第三舵機(jī)23呈左右擺動(dòng)方向安裝。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，支撐板24包括兩塊上端分別與第三舵機(jī)23鉸接的板，支撐板24的下端還設(shè)置有支撐腳機(jī)構(gòu)，支撐腳結(jié)構(gòu)包括與支撐板24下端固定連接的支撐腳框架26、水平支撐的固定設(shè)置在支撐板24兩塊板間的支撐柱25，支撐腳框架26的底端還設(shè)置有防滑塊27。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，尾巴3包括與后軀干固定連接的尾座31、依次串接在一起的第四舵機(jī)32、第五舵機(jī)33、第六舵機(jī)34和第七舵機(jī)35，第四舵機(jī)32呈左右擺動(dòng)方向的固定設(shè)置在尾座31上，第五舵機(jī)33、第六舵機(jī)34和第七舵機(jī)35均呈上下擺動(dòng)方向安裝，第七舵機(jī)35上還固定設(shè)置有末端擺塊36。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，前軀干包括前軀干上板11和前軀干下板12，后軀干包括后軀干上板13和后軀干下板14，前足的上端固定設(shè)置在前軀干上板11和前軀干下板12間，中足和后足的上端均固定設(shè)置在后軀干上板13和后軀干下板14間。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，前足和后足分別向前和向后呈角度安裝在軀干1上。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，軀干1由碳纖維材料制作而成，軀干1上還設(shè)置有若干減輕重量的通孔。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，該可切換運(yùn)動(dòng)模式的仿生機(jī)器人包括軀干1、六條足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、尾巴3和運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4，軀干1包括前軀干和后軀干，運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4設(shè)置在前軀干和后軀干之間，兩前足均向前傾斜30°的對(duì)稱固定設(shè)置在前軀干的前軀干上板11和前軀干下板12間，兩中足對(duì)稱固定設(shè)置在后軀干的后軀干上板13和后軀干下板14間中部的位置，兩后足向后傾斜30°的對(duì)稱固定設(shè)置在后軀干的后軀干上板11和后軀干下板12間后部的位置，尾巴3固定設(shè)置在后軀干上板13的中部位置。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，運(yùn)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)4包括成對(duì)的對(duì)稱設(shè)置在后軀干前部的后軀干上板13和后軀干下板14間的運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41和搖臂板42，兩搖臂板42的兩端分別與對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41的輸出軸和前軀干連接，兩運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41間還對(duì)稱設(shè)置有一對(duì)推拉桿型電磁鐵44和與各推拉桿型電磁鐵44對(duì)應(yīng)的定位架45，兩定位架45和兩搖臂板42上均設(shè)置有若干同軸的圓孔，當(dāng)需要由六腿運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換為四腿運(yùn)動(dòng)模式時(shí)，控制系統(tǒng)控制兩運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)兩搖臂板42轉(zhuǎn)動(dòng)，控制系統(tǒng)還控制兩推拉桿電磁鐵44的推拉桿收縮，停止六足運(yùn)動(dòng)模式的鎖定，此時(shí)，兩搖臂板42帶動(dòng)前軀干轉(zhuǎn)動(dòng)也即抬起前軀干，且可控制兩運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41的轉(zhuǎn)動(dòng)角度使兩前足抬起不同的高度，這樣前軀干上的前足被抬起無法與地面接觸運(yùn)動(dòng)，完成了將六足運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換為四足運(yùn)動(dòng)模式的切換，控制系統(tǒng)再同時(shí)控制尾巴3的擺動(dòng)，以平衡由六足運(yùn)動(dòng)模式切換為四足運(yùn)動(dòng)模式后的穩(wěn)定，當(dāng)然，兩前足也可以具備操作手功能，實(shí)現(xiàn)既定的操作運(yùn)動(dòng)，提高足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的利用率；當(dāng)不需要四足運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，調(diào)整兩運(yùn)動(dòng)切換電機(jī)41的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，放下兩前足并控制兩推拉桿電磁鐵44伸出，兩推拉桿電磁鐵44伸出的推拉桿插入兩定位架45的圓孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)六足運(yùn)動(dòng)模式的鎖定，這樣就實(shí)現(xiàn)了由四足運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換為六足運(yùn)動(dòng)模式的過程。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括依次串聯(lián)的第一舵機(jī)21、第二舵機(jī)22、第三舵機(jī)23和與第三舵機(jī)23輸出端鉸接的支撐板24，第一舵機(jī)21呈前后擺動(dòng)方向安裝在軀干1上，第二舵機(jī)22呈上下擺動(dòng)方向安裝，第三舵機(jī)23呈左右擺動(dòng)方向安裝，第一舵機(jī)21的一端固定設(shè)置在軀干1上，第一舵機(jī)21的另一端輸出端與第一舵機(jī)支架211鉸接，第一舵機(jī)支架211的端部固定串接第二舵機(jī)支架221，第二舵機(jī)22的輸出端與第二舵機(jī)支架221的另一端鉸接，第二舵機(jī)22的另一端與第三舵機(jī)23通過第三舵機(jī)支架231固定連接在一起，第三舵機(jī)23的輸出端與支撐板24鉸接，第一舵機(jī)支架211和第二舵機(jī)支架221均為U型支架，第三舵機(jī)支架231為設(shè)置有若干固定孔的固定板，防滑塊27為防滑腳墊，支撐腳框架26和和支撐柱25的設(shè)置增加了足部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)末端與地面的摩擦力且增加了支撐腳結(jié)構(gòu)的剛性。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，尾巴3包括依次串接在一起的尾座31、第四舵機(jī)32、第五舵機(jī)33、第六舵機(jī)34和第七舵機(jī)35，第四舵機(jī)32呈左右擺動(dòng)方向的固定設(shè)置在尾座31上，第五舵機(jī)33、第六舵機(jī)34和第七舵機(jī)35均呈上下擺動(dòng)方向安裝，第七舵機(jī)35上還固定設(shè)置有末端擺塊36，尾座31一端固定設(shè)置在后軀干上板13上，尾座31的另一端設(shè)置有連接凸塊，尾座31的連接凸塊與尾座連接支架311固定連接在一起，第四舵機(jī)32的一端與尾座連接支架311固定，第四舵機(jī)32的另一端輸出軸與第四舵機(jī)支架321鉸接，第四舵機(jī)支架321的另一端與第五舵機(jī)支架331固定連接，第五舵機(jī)支架331的另一端與第五舵機(jī)33的輸出軸鉸接，第五舵機(jī)33的另一端與第六舵機(jī)34通過第六舵機(jī)支架341固定連接在一起，第六舵機(jī)34的另一端的輸出軸與第七舵機(jī)支架351鉸接，第七舵機(jī)支架351和尾部支架361固定連接在一起，所述尾部支架361的另一端與第七舵機(jī)35的輸出軸鉸接，第五舵機(jī)35的另一端固定連接有末端擺塊36，末端擺塊36主要起到裝飾和擺動(dòng)以平衡機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的作用，所述尾座連接支架311、第四舵機(jī)支架321、第五舵機(jī)支架331、第七舵機(jī)支架351、尾部支架361均為U型支架，第六舵機(jī)支架341為設(shè)置有若干固定孔的固定板。

當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。