一種在腰部使用變胞機構(gòu)的多足仿生機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于仿生機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在腰部使用變胞機構(gòu)的多足仿生機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]多足仿生機器人機構(gòu)簡單且靈活，承載能力強、穩(wěn)定性好，不僅能在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)路面上行走，輕易地跨過較大的障礙(如壕溝、巖石等)，而且能以動態(tài)步態(tài)實現(xiàn)快速移動。多足仿生機器人可以代替人完成許多危險作業(yè)，在軍事、礦山開采、核能工業(yè)、星球探測、消防營救、建筑業(yè)、農(nóng)林采伐、示教娛樂等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]然而，傳統(tǒng)多足仿生機器人在模仿動物時，關(guān)注點大多集中在腿部結(jié)構(gòu)，而對于腰部結(jié)構(gòu)常常沒有給予太多關(guān)注。傳統(tǒng)多足仿生機器人腰部普遍采用剛性結(jié)構(gòu)。其缺點在于:
I)腰部不可動，僅起支撐和載物平臺的作用，對機器人的運動和姿勢不起任何作用。2)多足仿生機器人剛性結(jié)構(gòu)的腰部，無法改變其形狀，機器人各條腿的相對位置保持不變，機器人只能通過改變腿部姿態(tài)來實現(xiàn)行走、奔跑、避障和轉(zhuǎn)彎等動作，腰部對仿生機器人的運動和適應(yīng)性調(diào)節(jié)不起任何作用，而且剛性的腰部結(jié)構(gòu)極大地限制了機器人整體工作空間和靈活度。3)多足仿生機器人剛性腰部極大限制了機器人對自身重心的調(diào)節(jié)性能，使得機器人行走的穩(wěn)定裕度很小，步態(tài)中存在臨界穩(wěn)定狀態(tài)，行走過程不穩(wěn)定。4)步態(tài)規(guī)劃方面，剛性腰的仿生機器人步態(tài)有限，無法實現(xiàn)類似于動物的上下弓腰、仰腰、扭腰的動作。5)剛性腰部無法起到緩沖減震的作用，同時也限制了行走速度。6)傳統(tǒng)仿生機器人只能模仿特定的一種動物，不能同時模仿多種動物的形態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對傳統(tǒng)多足爬行機器人的局限性，創(chuàng)造一種可變形，靈活，自適應(yīng)能力更強的多足變胞仿生機器人，本發(fā)明提供一種在腰部使用變胞機構(gòu)的多足仿生機器人。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種在腰部使用變胞機構(gòu)的多足仿生機器人，包括一個閉鏈和多條開鏈，所述閉鏈?zhǔn)怯傻谝粭U、第二桿、第三桿、第四桿、第五桿和第六桿構(gòu)成的一個變胞六桿機構(gòu)；第一桿的兩端分別通過第一轉(zhuǎn)動鉸鏈和第二轉(zhuǎn)動鉸鏈與第二桿的一端和第六桿的一端相連，第一轉(zhuǎn)動鉸鏈和第二轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線相互平行；第四桿的兩端分別通過第三轉(zhuǎn)動鉸鏈和第四轉(zhuǎn)動鉸鏈與第三桿的一端和第五桿的一端相連，第三轉(zhuǎn)動鉸鏈和第四轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線相互平形；所述第二桿和所述第六桿長度相同，所述第三桿與所述第五桿的長度相同。第二桿和第三桿通過第一虎克鉸鏈相連，第一虎克較鏈的兩條軸線中，其中一條軸線與第一轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線垂直，另一條軸線與第三轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線平行；第六桿和第五桿通過第二虎克鉸鏈相連，第二虎克鉸鏈的兩條軸線中，其中一條軸線與第二轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線垂直，另一條軸線與第四轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線平行；每條開鏈的結(jié)構(gòu)相同，均分別包括第七桿、第八桿和第九桿，所述第七桿、第八桿和第九桿位于同一平面內(nèi)；當(dāng)開鏈數(shù)目為四條時，每條開鏈中的第七桿均分別通過第七轉(zhuǎn)動鉸鏈與第二桿、第三桿、第五桿和第六桿轉(zhuǎn)動鉸接，四條開鏈與第二桿、第三桿、第五桿和第六桿之間的四個第七轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線與第一轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線平行、且落在第七桿、第八桿和第九桿所在平面內(nèi)；開鏈數(shù)目為六條時，每條開鏈中的第七桿均分別通過第七轉(zhuǎn)動鉸鏈與第一桿、第二桿、第三桿、第四桿、第五桿和第六桿轉(zhuǎn)動鉸接，六條開鏈與第一桿、第二桿、第三桿、第四桿、第五桿和第六桿之間的六個第七轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線與第一轉(zhuǎn)動鉸鏈的軸線平行，且落在第七桿、第八桿和第九桿所在平面內(nèi)。
[0006]進一步講，每條開鏈均為一 2R串聯(lián)機構(gòu)。
[0007]第一虎克鉸鏈中與第一轉(zhuǎn)動鉸鏈軸線垂直的轉(zhuǎn)動鉸鏈為轉(zhuǎn)動鉸鏈A，另一個轉(zhuǎn)動鉸鏈為轉(zhuǎn)動鉸鏈B ;第二虎克鉸鏈中與第二轉(zhuǎn)動鉸鏈軸線垂直的轉(zhuǎn)動鉸鏈為轉(zhuǎn)動鉸鏈A，另一個轉(zhuǎn)動鉸鏈為轉(zhuǎn)動鉸鏈B。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0009]本發(fā)明中將變胞機構(gòu)應(yīng)用到多足仿生機器人的腰部，通過變胞機構(gòu)在運動過程中改變機構(gòu)構(gòu)態(tài)，自由度，實現(xiàn)了腰部構(gòu)型的改變。從而更好地模仿各類動物的腰部結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對多類動物仿生，集多類動物優(yōu)點于一身，包括哺乳類動物的速度、爬行類動物的靈活性以及昆蟲類動物的穩(wěn)定性，進而提高多足仿生機器人的靈活性和對不同地形環(huán)境的適應(yīng)能力，實現(xiàn)更多的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明變胞多足仿生機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是圖1中閉鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是圖1中一個開鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是本發(fā)明變胞多足仿生機器人模仿哺乳類動物的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5是本發(fā)明變胞多足仿生機器人模仿節(jié)肢類動物的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6是本發(fā)明變胞多足仿生機器人模仿昆蟲類動物的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖7是本發(fā)明變胞多足仿生機器人具有六條開鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖8是本發(fā)明變胞多足仿生機器人模仿蜈蚣的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細(xì)描述，其描述僅是對本發(fā)明的解釋性說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0019]實施例一、在腰部使用變胞機構(gòu)的多足仿生機器人，且具有四條開鏈結(jié)構(gòu)。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提出一種在腰部使用變胞機構(gòu)的多足仿生機器人，包括一個閉鏈和四條開鏈，所述閉鏈?zhǔn)怯傻谝粭U1、第二桿2、第三桿3、第四桿4、第五桿5和第六桿6構(gòu)成的一個變胞六桿機構(gòu)。
[0021]如圖2所示，第一桿I的兩端分別通過第一轉(zhuǎn)動鉸鏈7和第二轉(zhuǎn)動鉸鏈8與第二桿2的一端和第六桿6的一端相連，第一轉(zhuǎn)動鉸鏈7和第二轉(zhuǎn)動鉸鏈8的軸線相互平行；第四桿4的兩端分別通過第三轉(zhuǎn)動鉸鏈9和第四轉(zhuǎn)動鉸鏈10與第三桿3的一端和第五桿5的一端相連，第三轉(zhuǎn)動鉸鏈9和第四轉(zhuǎn)動鉸鏈10的軸線相互平形；所述第二桿2和所述第六桿6長度相同，所述第三桿3與所述第五桿5的長度相同。第二桿2和第三桿3通過第一虎克鉸鏈11相連，第一虎克較鏈11的兩條軸線中，其中一條軸線與第一轉(zhuǎn)動鉸鏈7的軸線垂直，另一條軸線與第三轉(zhuǎn)動鉸鏈9的軸線平行；第六桿6和第五桿5通過第二虎克鉸鏈12相連，第二虎克鉸鏈12的兩條軸線中，其中一條軸線與第二轉(zhuǎn)動鉸鏈8的軸線垂直，另一條軸線與第四轉(zhuǎn)動鉸鏈10的軸線平行。
[0022]四條開鏈的結(jié)構(gòu)相同，每條開鏈均為一 2R串聯(lián)機構(gòu)。如圖3所示，每條開鏈均分別包括第七桿13、第八桿14和第九桿15，所述第七桿13、第八桿14和第九桿15位于同一平面內(nèi)，所述第八桿14的兩端分別通過第五轉(zhuǎn)動鉸鏈16和第六轉(zhuǎn)動鉸鏈17與第七桿13和第九桿15相連，所述第五轉(zhuǎn)動鉸鏈16和第六轉(zhuǎn)動鉸鏈17的軸線相互平行。
[0023]如圖1所示，四條開鏈中的第七桿13均分別通過第七轉(zhuǎn)動鉸鏈18與第二桿2、第三桿3、第五桿5和第六桿6轉(zhuǎn)動鉸接，四條開鏈與第二桿2、第三桿3、第五桿5和第六桿6之間的四個第七轉(zhuǎn)動鉸鏈18的軸線與第一轉(zhuǎn)動鉸鏈7的軸線平行、且落在第七桿13、第八桿14和第九桿15所在平面內(nèi)。
[0024]本發(fā)明中，在閉鏈結(jié)構(gòu)中如果將兩個虎克鉸鉸鏈分解為兩個軸線相互垂直的轉(zhuǎn)動鉸鏈，