仿生爬坡四足機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，尤其是一種仿生爬坡四足機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]四足機(jī)器人大多采用剛性機(jī)體結(jié)構(gòu)，目前世界上的四足機(jī)器人爬坡坡度較小，且容易打滑，為防止打滑，實(shí)現(xiàn)爬坡度更大的坡，非常需要設(shè)計(jì)一種仿生爬坡四足機(jī)器人。
[0003]中國專利申請(qǐng):201110196221.7公開了一種具有柔性腰部和彈性腿的柔順?biāo)淖銠C(jī)器人。分為前軀干、脊柱、腰部、后軀干以及四條結(jié)構(gòu)相同的腿等幾部分；前軀干或后軀干中的軸承與各條腿上的法蘭軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)，前軀干與脊柱用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，由電機(jī)和齒輪組驅(qū)動(dòng)，使機(jī)器人身體具有俯仰的自由度，脊柱與腰部用帶有扭簧的轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，使機(jī)器人身體具有橫滾自由度，腰部和后軀干也用帶有扭簧的轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，使機(jī)器人身體具有偏轉(zhuǎn)自由度，機(jī)器人腿部由大腿、小腿構(gòu)成，都由電機(jī)和齒輪組驅(qū)動(dòng)，小腿裝有壓簧。該專利申請(qǐng)結(jié)構(gòu)車父為復(fù)雜，制作成本尚，驅(qū)動(dòng)多，能耗尚，爬坡能力差。
[0004]申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國專利申請(qǐng)201410520580.7公開了一種仿生四足機(jī)器人，包括腿部、前肩梁、后肩梁、前脊椎和后脊椎，前脊椎和后脊椎組成脊椎，腿部包括前后兩對(duì)腿，兩對(duì)腿分別通過具有俯仰和側(cè)擺兩個(gè)自由度的髖關(guān)節(jié)與前肩梁和后肩梁相連，前脊椎一端呈懸臂梁狀水平固定于前肩梁中部，另一端與后脊椎活動(dòng)聯(lián)接，后脊椎固定于后肩梁上；每一條腿都是大腿和小腿一體化結(jié)構(gòu)，大腿是剛性板，膝部和小腿是由有彈性的鋼板構(gòu)成；前脊椎的后端呈稍寬的長(zhǎng)方形，該長(zhǎng)方形中心處設(shè)有一通孔，通孔中設(shè)置有橡膠圈，前脊椎的后端通過一穿過橡膠圈的長(zhǎng)銷軸及螺母與后脊椎相連，且長(zhǎng)銷軸與橡膠圈之間有間隙；前脊椎后端分別固定有上、下、左、右四個(gè)向外自由穿出后脊椎框架的銷，每個(gè)銷上均套有彈簧。該專利的脊椎和腿部柔性，不便控制，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性有待提高，爬坡能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種仿生爬坡四足機(jī)器人，該機(jī)器人身體平衡易于調(diào)整，脊椎有柔性，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)多種坡度的爬升。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種仿生爬坡四足機(jī)器人，包括腿部足端機(jī)構(gòu)、輔助行走機(jī)構(gòu)、前肩梁、后肩梁和脊椎，脊椎兩端分別固定于前肩梁和后肩梁的中部，腿部足端機(jī)構(gòu)包括前腿和后腿，所述前腿和后腿均包括小腿、大腿和足端機(jī)構(gòu)，大腿上端分別通過具有俯仰自由度的髖關(guān)節(jié)與前肩梁和后肩梁相連，大腿下端與小腿上端鉸接，小腿上連接有足端機(jī)構(gòu)；輔助行走機(jī)構(gòu)設(shè)置于前肩梁底部上；
[0008]所述足端機(jī)構(gòu)包括由三根足端桿順次鉸接在小腿末端共同組成的四連桿機(jī)構(gòu)，四連桿機(jī)構(gòu)中與小腿相對(duì)邊的上端鉸接點(diǎn)與第二液壓缸的液壓桿鉸接，第二液壓缸的另一端鉸接于小腿中上部；當(dāng)機(jī)器人爬坡時(shí)，足端蹬地，第二液壓缸伸長(zhǎng)，四連桿機(jī)構(gòu)底部的足端桿被用力壓在斜坡表面，使得機(jī)器人在斜坡上不易發(fā)生滑動(dòng)；當(dāng)?shù)诺赝瓿?，足端抬起時(shí)，第二液壓缸收縮，準(zhǔn)備機(jī)器人下一步爬坡行走蹬地；
[0009]所述輔助行走機(jī)構(gòu)包括一傾斜設(shè)置的長(zhǎng)扒地桿，所述長(zhǎng)扒地桿的上端鉸接于前肩梁底部，前肩梁底部固定設(shè)置有一個(gè)水平向外延伸的呈懸臂狀的支撐板，支撐板懸空端底部豎直設(shè)置有擋板，擋板和長(zhǎng)扒地桿之間通過第一液壓缸連接；當(dāng)機(jī)器人爬坡時(shí)，通過第一液壓缸的伸縮控制長(zhǎng)扒地桿的擺動(dòng)，第一液壓缸收縮，長(zhǎng)扒地桿向后擺動(dòng)，長(zhǎng)扒地桿底部接觸斜坡表面，產(chǎn)生扒地力，防止機(jī)器人足部打滑；當(dāng)?shù)谝灰簤焊咨扉L(zhǎng)，長(zhǎng)扒地桿向前擺動(dòng)，長(zhǎng)扒地桿底部離開斜坡表面，準(zhǔn)備機(jī)器人下一步爬坡行走的輔助扒地。
[0010]所述第二液壓缸的另一端鉸接于小腿中上部的凸耳上。
[0011]所述扒地桿的上端鉸接于前肩梁底部中間位置的突出部上。
[0012]所述脊椎是一塊薄鋼板，具有柔性，沿豎直方向能上下彎曲。
[0013]所述前腿的大腿上端通過第四壓缸連接于前肩梁上，前腿的大腿上半部一突出點(diǎn)鉸接于前肩梁上；前腿的大腿的下端鉸接于前腿的小腿中上部，前腿的小腿上端通過第三液壓缸連接于前肩梁底部。
[0014]所述后腿的大腿上端通過第四液壓缸連接于后肩梁上，后腿的大腿上半部一突出點(diǎn)鉸接于后肩梁上；后腿的大腿的下端鉸接于后腿的小腿中上部，后腿的小腿上端通過第三液壓缸連接于后肩梁底部。
[0015]所述大腿與前、后肩梁連接處為髖關(guān)節(jié)。
[0016]本發(fā)明主要包括腿部足端機(jī)構(gòu)、輔助行走機(jī)構(gòu)、前肩梁、后肩梁和脊椎。當(dāng)機(jī)器人爬坡時(shí)，足端蹬地，第二液壓缸伸長(zhǎng)，四連桿機(jī)構(gòu)底部的足端桿被用力壓在斜坡表面，使得機(jī)器人在斜坡上不易發(fā)生滑動(dòng)。當(dāng)?shù)诺赝瓿?，足端抬起時(shí)，第二液壓缸收縮，準(zhǔn)備機(jī)器人下一步爬坡行走踏地。
[0017]輔助行走機(jī)構(gòu)的功能是，當(dāng)機(jī)器人爬坡時(shí)，通過第一液壓缸的伸縮控制長(zhǎng)扒地桿的擺動(dòng)，第一液壓缸收縮，長(zhǎng)扒地桿向后擺動(dòng)，由于長(zhǎng)扒地桿較長(zhǎng)，其底部接觸斜坡表面，產(chǎn)生扒地力，防止機(jī)器人足部打滑；第一液壓缸伸長(zhǎng)，長(zhǎng)扒地桿向前擺動(dòng)，長(zhǎng)扒地桿底部離開斜坡表面，準(zhǔn)備機(jī)器人下一步爬坡行走的輔助扒地。
[0018]本發(fā)明是具有足端四桿機(jī)構(gòu)和輔助行走機(jī)構(gòu)的仿生爬坡四足機(jī)器人。四足機(jī)器人足端四桿機(jī)構(gòu)的用力蹬地作用和輔助行走機(jī)構(gòu)的用力扒地作用可以很好地防止機(jī)器人在坡度較大的斜坡上行走打滑。本發(fā)明結(jié)構(gòu)使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過足端機(jī)構(gòu)的用力蹬地作用和輔助行走機(jī)構(gòu)的用力扒地作用，能夠適應(yīng)多種坡度的爬升。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的主視圖；
[0020]圖2是一個(gè)實(shí)施例的脊椎俯視圖；
[0021 ] 圖3是一個(gè)實(shí)施例的足端機(jī)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是一個(gè)實(shí)施例的輔助行走機(jī)構(gòu)示意圖；
[0023]其中1.第一液壓缸，2.螺栓，3.大腿，4.第一螺栓，5.第二液壓缸，6.第二螺栓，7.第一足端桿，8.第三螺栓，9.第二足端桿，10.第四螺栓，11.第三足端桿，12.第五螺栓，13.小腿，14.第六螺栓，15.第七螺栓，16.第三液壓缸，17.第八螺栓，18.第九螺栓，19.第十螺栓，20.第^^一螺栓，21.擋板，22.支撐板，23.第十二螺栓，24.第十三螺栓，25.第四液壓缸，26.長(zhǎng)扒地桿，27.第十四螺栓，28.前肩梁，29.脊柱，30.后肩梁，31.第十五螺栓，32.第十六螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1-圖4所示，仿生爬坡四足機(jī)器人，包括腿部足端機(jī)構(gòu)、輔助行走機(jī)構(gòu)、前肩梁28、后肩梁30和脊椎29，脊椎29