步行機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械工程中的機(jī)器人，具體地，涉及一種步行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]足式機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在復(fù)雜崎嶇的地形環(huán)境中，模仿四足哺乳動(dòng)物和爬行動(dòng)物或者六足昆蟲的特種機(jī)器人。該類機(jī)器人能共在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)環(huán)境中穩(wěn)定行走，具有良好的移動(dòng)性，其離散的移動(dòng)軌跡可以適應(yīng)大多數(shù)的不規(guī)則不平坦地形；其足式結(jié)構(gòu)使得機(jī)器人身體的運(yùn)動(dòng)與足部的運(yùn)動(dòng)相分離，因此機(jī)器人可以在跨越障礙物的同時(shí)保持身體的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。
[0003]長(zhǎng)期以來，足式機(jī)器人在軍事準(zhǔn)備、礦山開采、核電救援、地震營救、試教娛樂等行業(yè)有著許多潛在的應(yīng)用前景，一直是國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)之一。在足式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，串聯(lián)腿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制模型容易，但驅(qū)動(dòng)器多安裝在腿部和足部，使得下級(jí)驅(qū)動(dòng)器成為上級(jí)驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載，驅(qū)動(dòng)能力要求高；串聯(lián)腿剛度小，難承受重復(fù)性的高承載任務(wù)。并聯(lián)式腿結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，可提高機(jī)器人的載重自重比，但機(jī)構(gòu)本身工作空間小，較難完成高速度的行走越障作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種步行機(jī)器人，具體為，一種具有直線導(dǎo)引四桿機(jī)構(gòu)的并聯(lián)六足機(jī)器人結(jié)合了串聯(lián)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在提高機(jī)器人載重/自重比的同時(shí)，滿足快速穩(wěn)定響應(yīng)的需求，從而實(shí)現(xiàn)高速、低能耗、高承載的運(yùn)動(dòng)；并且由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可以很好進(jìn)行防護(hù)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的步行機(jī)器人，包括機(jī)架、第一混聯(lián)腿組以及第二混聯(lián)腿組；
[0006]其中，所述第一混聯(lián)腿組和所述第二混聯(lián)腿組均包括多個(gè)混聯(lián)腿；
[0007]所述第一混聯(lián)腿組中的混聯(lián)腿分別連接所述機(jī)架的一側(cè)端部；所述第二混聯(lián)腿組中的混聯(lián)腿分別連接所述機(jī)架的另一側(cè)端部。
[0008]優(yōu)選地，所述混聯(lián)腿包括四連桿直線機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部以及腿部；
[0009]其中，所述四連桿直線機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述機(jī)架上，所述四連桿直線機(jī)構(gòu)的下端通過所述驅(qū)動(dòng)部鉸接所述腿部的上端。
[0010]優(yōu)選地，所述四連桿直線機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、曲柄、固定桿、連桿以及搖桿；
[0011]其中，所述電機(jī)的電機(jī)軸的連接所述曲柄和所述固定桿的一端；所述曲柄的另一端連接所述連桿；所述固定桿的另一端通過所述搖桿連接連桿的一端；所述連桿的另一端鉸接所述驅(qū)動(dòng)部；
[0012]所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述曲柄進(jìn)行整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述曲柄用于帶動(dòng)連桿做平面運(yùn)動(dòng)。
[0013]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)部包括第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈以及第四支鏈；
[0014]其中，所述第一支鏈的下端和所述第四支鏈的上端鉸接；第二支鏈的一端和第三支鏈的一端鉸接所述第一支鏈的下端；
[0015]所述四連桿直線機(jī)構(gòu)的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)所述四連桿直線機(jī)構(gòu)中連桿的另一端分別鉸接所述第一支鏈的上端、所述第二支鏈的另一端、所述第三支鏈的另一端；
[0016]所述第四支鏈的下端連接所述腿部。
[0017]優(yōu)選地，所述腿部包括腿部支架、腿部第一連桿、腿部第三連桿、腿部第四連桿、腿部第五連桿、腿部第二連桿以及腿部第六連桿；
[0018]其中，所述腿部支架通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接所述機(jī)架且通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接所述腿部第一連桿的上端；所述腿部第一連桿的下端部分別通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副連接所述腿部第三連桿的一端、所述腿部第二連桿的一端；
[0019]所述腿部第四連桿的兩端分別通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副分別連接所述第三連桿的另一端、所述腿部第五連桿的一端；所述腿部第五連桿的另一端、所述腿部第二連桿的另一端分別通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副連接所述腿部第六連桿的上端；
[0020]所述腿部第四連桿通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副連接第四支鏈的下端。
[0021]優(yōu)選地，所述第一支鏈的下端和所述第四支鏈的上端通過鉸鏈鉸接；
[0022]第二支鏈的一端和第三支鏈的一端通過球鉸連接第一支鏈的下端。
[0023]優(yōu)選地，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、所述第八轉(zhuǎn)動(dòng)副以及所述第九轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線方向相互平行且分別與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、所述混聯(lián)腿的矢狀平面垂直；
[0024]所述第五轉(zhuǎn)動(dòng)副和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與所述混聯(lián)腿的矢狀平面重合。
[0025]優(yōu)選地，連接所述第一支鏈和第四支鏈鉸鏈的軸線、腿部第五轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線、腿部第六轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和腿部第九轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線兩兩垂直且相交于一點(diǎn)Con。
[0026]優(yōu)選地，所述第一混聯(lián)腿組和所述第二混聯(lián)腿組均包括3個(gè)混聯(lián)腿；
[0027]所述第一混聯(lián)腿組與所述第二混聯(lián)腿呈軸對(duì)稱。
[0028]優(yōu)選地，所述電機(jī)采用直流伺服電機(jī)。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0030]1、本發(fā)明設(shè)置有第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈，通過一個(gè)三支鏈并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)腿部空間三維運(yùn)動(dòng)，能夠進(jìn)行精確的位置控制，驅(qū)動(dòng)部是固定的，不但便于防護(hù)，而且也可以最大程度的降低腿部的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
[0031]2、本發(fā)明中腿部由四連桿直線機(jī)構(gòu)的平行四邊形機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)，能夠滿足速度和承載兩方面的要求；
[0032]3、本發(fā)明中采用三個(gè)四連桿直線機(jī)構(gòu)替換成直線往返運(yùn)動(dòng)的滑塊，一方面可以減輕混聯(lián)腿的重量，一方面也可以避免滑塊導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)在安裝過程中難以避免的誤差問題；
[0033]4、本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)部采用一個(gè)三支鏈并聯(lián)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)部中的第四支鏈具有空間三個(gè)移動(dòng)自由度；
[0034]5、本發(fā)明中機(jī)六條混聯(lián)腿在機(jī)架兩側(cè)平均分布，本發(fā)明能夠向任意方向行走，適應(yīng)各種環(huán)境；
[0035]6、本發(fā)明為具有十八驅(qū)動(dòng)自由度冗余驅(qū)動(dòng)集行走、操作一體的移動(dòng)平臺(tái)，承載能力強(qiáng)，行走穩(wěn)定，能耗小，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，易操作。
【附圖說明】
[0036]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0037]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明中四連桿直線機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明中腿部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4為本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)組防護(hù)罩示意圖。
[0041]圖中:
[0042]I為電機(jī)；
[0043]2為曲柄；
[0044]3為固定桿；
[0045]4為連桿；
[0046]5為搖桿；
[0047]6為腿部第一連桿；
[0048]7為腿部第四連桿；
[0049]8為腿部第五連桿；
[0050]9為腿部第二連桿；
[0051]10為腿部第六連桿；
[0052]11為第二支鏈；
[0053]12為第一支鏈；
[0054]13為第四支鏈；
[0055]14為腿部第三連桿；
[0056]15為機(jī)架；
[0057]16為驅(qū)動(dòng)支架；
[0058]17為第三支鏈；
[0059]18為腿部支架；
[0060]19為驅(qū)動(dòng)組防護(hù)罩。
【具體實(shí)施方式】
[0061]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0062]在本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的步行機(jī)器人，包括機(jī)架15、第一混聯(lián)腿組以及第二混聯(lián)腿組；其中，所述第一混聯(lián)腿組和所述第二混聯(lián)腿組均包括多個(gè)混聯(lián)腿；所述第一混聯(lián)腿組中的混聯(lián)腿分別連接所述機(jī)架15的一側(cè)端部；所述第二混聯(lián)腿組中的混聯(lián)腿分別連接所述機(jī)架15的另一側(cè)端部。在本實(shí)施例中，所述第一混聯(lián)腿組和所述第二混聯(lián)腿組均包括3個(gè)混聯(lián)腿；所述第一混聯(lián)腿組與所述第二混聯(lián)腿呈軸對(duì)稱。所述電機(jī)I采用直流伺服電機(jī)。
[0063]所述混聯(lián)腿包括四連桿直線機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部以及腿部；其中，所述四連桿直線機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述機(jī)架15上，所述四連桿直線機(jī)構(gòu)的下端通過所述驅(qū)動(dòng)部鉸接所述腿部的上端。所述四連桿直線機(jī)構(gòu)包括電機(jī)1、曲柄2、固定桿3、連桿4以及搖桿5 ;其中，所述電機(jī)I的電機(jī)軸的連接所述曲柄2和所述固定桿3的一端；所述曲柄2的另一端連接所述連桿4 ;所述固定桿3的另一端通過所述搖桿5連接連桿4的一端；所述連桿4的另一端鉸接所述驅(qū)動(dòng)部。所述電機(jī)I用于驅(qū)動(dòng)所述曲柄2進(jìn)行整周回轉(zhuǎn)運(yùn)