專利名稱：“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置的制作方法
原申請日2001年1月1日原申請?zhí)?1101766.X發(fā)明名稱“門內(nèi)馬斯擺桿”與精確直線驅(qū)動裝置和卡當離合器本發(fā)明涉及用于機器人、機器動物樂園、四腿步行車、假足和昆蟲或動物步行玩具以及大、中、小、微型等多種用途步行或爬行系列裝置產(chǎn)品。
在自然界中人類、鳥類、走獸、昆蟲等都是靠腿的擺動、伸縮運動來行走的，師法自然，模仿生物腿足來設計新式機械腿是走捷徑的方法。目前各種媒體披露或報導的步行機器人的行走機構大多是采用液壓油缸，滾珠絲杠等作直線驅(qū)動，或直接在腿結構的每個關節(jié)點上都使用一個驅(qū)動器。這樣在步幅折返時所產(chǎn)生的慣性沖擊力大，需要的驅(qū)動力大，不適用于快步行走，使用眾多的驅(qū)動器，勢必存在結構笨重、控制復雜、昂貴、難以普及等不足之處。
本發(fā)明的目的就是為了避免現(xiàn)有技術中的上述不足而提供一種“門氏桿”與步行機械腿裝置和一種“門氏桿”與步行機械腿裝置中屬于昆蟲或爬行類步態(tài)步行的機械腿裝置；這種裝置用“門氏桿”作為步行機械腿中大腿擺動的動力桿，把改進的縮放儀機構和雙平行四邊形換向機構作為抬腿、行走的步行機械腿中的縮放控制機構，把行程調(diào)整等裝置綜合運用到控制步幅大小變化的有檔控制、無級控制和按固定步幅行走(不變擺動角)的以及站立自鎖和轉(zhuǎn)向等，把腳機構作為地面適應機構，從而簡化了結構，增加了運行的可靠性，彌補了現(xiàn)有技術的不足之處，形成一種獨具特色的步行機械腿新裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下途徑來達到的，“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置是通過卡當圓行星機構作為動力輸入，其特征在于“門氏桿”上軸銷的軸心被約束在和殼體固連的橫梁板的橫槽內(nèi)沿橫軸線作直線往復運動，“門氏桿”上軸銷的軸心被約束在以幾何中心O為圓心的殼體端面環(huán)槽之中，滑套一端套在立柱座滑桿上，另一端插入“門氏桿”上的力臂直移點孔內(nèi)沿縱軸線作上下滑動并繞力臂直移點中心轉(zhuǎn)動；卡當驅(qū)動銷的軸心被限制在“門氏桿”背后對稱的縱槽內(nèi)，迫使直線軌跡點和圓軌跡點運動合成按橢圓運動規(guī)律驅(qū)動無固定支點的“門氏桿”在兩折返點之間作豎向、半周期往復擺動；縮放儀上的固定點G與“門氏桿”固定鉸連，縮放儀上的縮放點S被限制在“門氏桿”上的槽內(nèi)受控于雙平行四邊形換向縮放機構，縮放儀上的踝關節(jié)點H按 軌跡作抬腿“返回行程”，按 軌跡作邁步“工作行程”；橫向軸銷與腳機構為地面附著適應機構。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，是通過以下技術方案來達到的，具體是主輸入齒輪和連結套通過內(nèi)套齒或鍵與輸入軸同軸線固連，左右的曲柄銷要保證相位角錯開180°，安裝于兩個殼體上的左右軸承之間成總體輸入；左右的行星齒輪節(jié)圓直徑與內(nèi)齒圈套中的內(nèi)齒圈節(jié)圓直徑之比為1∶2，左右卡當驅(qū)動銷和滾輪分別置入相應門氏桿背面的縱槽中，驅(qū)動左右門氏擺桿作有序的前后擺動。
橫梁板與殼體用兩個精密圓柱埋頭螺栓緊固，要求橫梁板上橫槽的對稱軸線與橫軸線重合，在橫梁板對稱的兩端處的孔中的銷軸上安裝著緊貼橫梁板平面的兩個搖臂，兩端分別與上下接觸件的齒板用軸銷鉸連，組成圓弧形平移的雙平行四邊形換向機構?！伴T氏桿”直移點的軸銷上滾輪外再空套著與針輪固連一體的小齒輪?！伴T氏桿”中部邊緣固定凸耳的孔中安裝著穿過橫梁板和上下齒板縫隙的齒條，上凸耳座用螺釘牢固于“門氏桿”上，齒條與針輪壓成一體的小齒輪嚙合，齒條下端軸徑處與滑塊上端的凸耳座孔中用銷子固連，若針輪作正反旋轉(zhuǎn)，則與小齒輪嚙合的齒條通過與凸耳座固連的滑塊上的固定軸銷，將縮放儀上c桿d桿處的縮放點S沿“門氏桿”下端的燕尾槽作上下運動。
“門氏桿”以最大2α的擺動角從后折返點將要向前擺動的瞬間，在“門氏桿”下端背面處固連的電磁鎖銷，通過處于橫軸線上的內(nèi)齒圈節(jié)圓直徑上兩個齒槽底小孔中的信號定位點D或D’處的觸針，由行星齒輪的定位點D齒頂碾壓觸針來控制開合信號，使電磁鎖銷在彈簧作用下處于松開狀態(tài)；在縮放儀下端的踝節(jié)點H也處在抬腿離開地面的瞬間，在開合信號的控制下，使步進傳動軸變化一個步進角，并通過電磁組合桿的作用，將雙平形四邊形上下齒板由矩形變成平行四邊形的閉合狀態(tài)，這時，空套在“門氏桿”軸銷上的針輪下方第一針齒正好與雙平行四邊形的下齒板“大步檔”齒槽對正嚙合(上齒板位置無齒)，由于“門氏桿”由后向前方向擺動，故針輪上的針齒以反時針方向依次滾過下齒板上的第二、三齒槽，直到“門氏桿”軸線將要通過縱軸線位置時，針輪下方最后嚙合的針齒對面的針齒頂部與上齒板第一個齒槽面相碰，迫使“門氏桿”軸銷上的針輪改變方向，以順時針方向旋轉(zhuǎn)，滾到上齒板的最后一個齒槽，即針輪反轉(zhuǎn)90°再順轉(zhuǎn)90°回到初始時的垂直位置，這時“門氏桿”已抵達前折返點位置，縮放儀上的踝關節(jié)H，也由H點位置開始作抬腿上升動作 弧線，“門氏桿”擺到縱軸線位置時，針輪反向，步行機械腿下降作 弧線，這就完成了從后折返點到前折返點之間的 弧線，即半步的抬腿的“返回行程”。由于小齒輪壓合在針輪中，小齒輪與齒條保持嚙合，縮放儀上的縮放點S在“門氏桿”下端的燕尾槽中上下直移距離，等于小齒輪節(jié)圓直徑處的圓周總長度的四分之一，縮放儀踝關節(jié)點H的垂直提腿高度 的距離，是小齒輪節(jié)圓直徑乘π的四分之一乘以縮放儀的縮放比系數(shù)。
縮放儀上的踝關節(jié)點H由后折返點抵前折返點的瞬間，步行機械腿的腳裝置已經(jīng)著地，行星齒輪的定位點D的齒頂正碾壓兩個齒槽中的某個觸針，使步進傳動軸反向回到原始位置，并通過電磁的組合桿使雙平行四邊形換向機構呈矩形張開，脫離與針輪的傳動接觸，與此同時固定在“門氏桿”背面的電磁鎖銷將插入滑塊的錐孔中鎖定承重的步行機械腿，于是“門氏桿”從前折返點擺動到后折返點作半個周期的承重的“工作行程”邁步，完成“行走一步”的任務。步行機械腿從前折返點到后折返點之間的承重著地過程中，縮放儀上的踝關節(jié)點H的運動軌跡是一條橢圓曲線，類似于馬在奔走中人騎在馬背上那種上下起伏狀態(tài)，這就是“門氏桿”以最大2α擺動角從后折返點到前折返點之間的一個往復擺動的“大步檔”周期；最大“折返點”是處在橫軸線上的內(nèi)齒圈節(jié)圓直徑上的兩個節(jié)點，由于“門氏桿”是以最大2α的擺動角，故具有卡當驅(qū)動銷和滾輪的運動軌跡始終保持在橫軸線上的兩個折返點之間作來回往復直線運動，“門氏桿”背面縱槽中兩壁上的驅(qū)動銷和滾輪在縱向槽中不動的特征。
“門氏桿”以小于2α的擺動角從后折返點向前折返點作往復擺動的瞬間，同樣在信號定位點D的作用下，首先使“門氏桿”背面固定的電磁鎖銷與滑塊處于松開狀態(tài)，下齒板上第二齒槽與針輪下處于垂直位置的第二針齒也同樣在信號定位點D作用下，雙平形四邊形換向機構變成平形四邊形的閉合狀態(tài)。隨著“門氏桿”向前擺動，針輪也開始反時針轉(zhuǎn)動，使小齒輪帶動齒條及縮放儀上的縮放點S沿“門氏桿”下端的燕尾槽也開始提腿上升，“門氏桿”的軸線一過縱軸線，同樣，針輪下方最后與下齒板嚙合的針齒對面的針齒頂部與上齒板第一個齒槽面相碰，使針輪反向旋轉(zhuǎn)，直到對稱的上齒板倒數(shù)第二齒槽與針輪上倒數(shù)第二個針齒嚙合到垂直位置時，即到達前折返點。同樣在控制信號的作用下，“門氏桿”下端的電磁鎖銷進入滑塊上孔中鎖住，縮放儀和腳裝置著地承重，走出“中步檔”，照此類推，走出“小步檔”。當行星齒輪和內(nèi)齒圈的信號定位點D調(diào)整到與縱軸線重合時，“門氏桿”背面縱槽中的卡當驅(qū)動銷和滾輪只能在過幾何中心O的縱軸線上作上下直線運動，不能對縱槽兩側壁產(chǎn)生驅(qū)動力，故“門氏桿”在縱軸線的垂直方向，動力處于切斷的離合狀態(tài)，“門氏桿”處于不能擺動的鎖定狀態(tài)，同時電磁鎖銷也將進入滑塊孔內(nèi)，將“門氏桿”和縮放儀鎖定為一體，這就是本發(fā)明的獨具特色的“站立檔”(也稱步幅為零的零位檔)。在小于“大步檔”和大于“零位檔”之間多個檔位時，行星齒輪和內(nèi)齒圈相位角改變后的兩個定位點D、D’處在橫軸線和縱軸線之間的相對內(nèi)齒圈節(jié)圓上，若將這兩個定位點D、D’投影到橫軸線上，就得到前后折返點的位置及擺動角的大小，盡管需要“門氏桿”的擺動角在零到最大擺動角之間不斷變化，來形成無級或有級檔位的若干大小變化，但行星齒輪在走“一步”的周期中圍繞內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)2周是固定不變的，所以走中、小步幅是很省力的，采用固定不變2α擺動角來驅(qū)動“門氏桿”，結構將大大簡化。
將開合的雙平行四邊形換向機構中的上、下接觸件的齒板更換為有V形截面的上下摩擦板，將針輪更換為環(huán)槽的摩擦輪，仍與小齒輪壓合固連，組成開合的雙平行四邊形另一種接觸傳動形式的換向機構。下摩擦板只有在縱軸線的右邊段才能與摩擦輪保持摩擦傳動；上摩擦板也只有在縱軸線的左邊段與摩擦輪保持摩擦傳動。在上下摩擦板與縱軸線之間制有很短的過渡段，若摩擦輪中心正好處在殼體縱軸線位置時應保證與上下摩擦板都不接觸為佳，其作用原理和運動方式與上述的上下齒板完全一樣，其優(yōu)點可在“門氏桿”最大的擺動角和最小的擺動角之間任意選擇擺動角，實現(xiàn)步幅任意大小的無級變化，步進角小并且結構簡單，更換易損件方便。
內(nèi)齒圈齒數(shù)應是偶數(shù)齒，與內(nèi)齒圈套固連一體，調(diào)整步幅行程大小和轉(zhuǎn)向，對控制信號的及時準確發(fā)送尤為重要。將內(nèi)齒圈節(jié)圓直徑位置上的兩個凹齒的齒根的正中處加工的兩個小孔中設法置入信號開關觸點的觸針，稍稍凸起在齒槽之中，在行星齒輪上任選一齒作嚙合定位點D齒，每當行星齒輪在內(nèi)齒圈內(nèi)作行星旋轉(zhuǎn)二周時，此齒的齒頂將對這選定的二個凹齒槽中的觸針有序碾壓并松開，且不隨門氏桿擺動角的大小而變化，從而給“門氏桿”以任意擺動角在兩個的折返點時，提供準確的控制信號。
由“門氏桿”和縮放儀及腳裝置組合而成的“單體”步行機械腿(一條腿)，有作驅(qū)動的擺桿部分和伸縮承重部分以及著地部分等，可電動驅(qū)動，也可手搖驅(qū)動，有步幅可調(diào)和站立自鎖以及縮放腿機構，完全具備對假肢的各種特殊技術要求。
只有把左右匹配的雙腿或多腿成一組二組或多組組合起來，把提腿和邁步控制機構、步幅大小行程調(diào)整控制機構、轉(zhuǎn)向操縱機構以及主輸入機構等很好地協(xié)調(diào)匹配起來，以四條腿步行車為實例，擺動的四條“門氏桿”前后與左右之間的擺動相位角都要求錯開180°，即八個折返點與各條腿的提腿、邁步的協(xié)調(diào)，是通過與后排左右殼體固連的加長橫梁板的前端及左右側板上，在前后殼體幾何中心的中軸線水平位置，鏜有同軸線的四個內(nèi)孔，步進傳動軸橫貫裝入其中，并分別在步進傳動軸左端(

圖1正面投影)軸心正下方的搖臂端孔與加長的下接觸傳動件齒板或摩擦板上的孔用軸銷鉸接起來，成為步進傳動軸對左半邊的前后腿雙平行四邊形換向機構的傳力支臂；在步進傳動軸右端軸心上方附近處也緊固著傳力支搖臂，其端孔中心與步進傳動軸中心連線與步進傳動軸軸心垂直線的夾角就是步進傳動軸的步進傳動角；將傳力支搖臂上的端孔也與加長的上接觸傳動件齒板或摩擦板的孔用軸銷鉸接起來，成為步進傳動軸對右半邊的前后腿雙平行四邊形換向機構另一個傳力支臂；若在步進傳動軸上安裝固定齒輪與步進電機配合，或在步進傳動軸固定一根杠桿與電磁鐵配合，當步進傳動軸轉(zhuǎn)過一個步進角時，在左右兩端固定的傳力支臂也同時轉(zhuǎn)動相同的步進角，但方向完全相反。
對左半邊前后腿之間用一根斜裝電磁的組合桿，桿前端與搖臂和下齒板或下摩擦板三件共用一根軸銷鉸接，桿后端與搖臂和上齒板或上摩擦板也是三件共用一根軸鉸接。同樣在右半邊的前后之間也是用一根等長的斜裝電磁的組合桿，桿前端與搖臂和上齒板或上摩擦板三件共用一根軸銷鉸接，桿后端與搖臂和下齒板或下摩擦板也是三件共一根軸銷鉸接，組成四組聯(lián)動且前后與左右運動方向相反的雙平行四邊形換向的提腿放腿和邁步控制機構。步行時，無論大步檔、中步檔、小步檔或無級變化的步幅行程調(diào)整中，兩根電磁組合桿長度相等，且固定不變。只有需要變“站立檔”時，電磁鐵的鐵芯在彈簧的作用下才處于松開狀態(tài)，這樣，四組聯(lián)動的雙平形四邊形換向機構全部都呈矩形的張開狀態(tài)，與齒板或摩擦板嚙合的針輪或摩擦輪都在無任何阻礙情況下，才能統(tǒng)一轉(zhuǎn)動四個內(nèi)齒圈套，將行星齒輪與內(nèi)齒圈的嚙合定位點D一下子都轉(zhuǎn)移到各自的縱軸線上的“站立檔”位置來，這樣，四根“門氏桿”都處于縱軸線的垂直地面站立自鎖的狀態(tài)。在兩根電磁組合桿的中間設有支承轉(zhuǎn)動套筒，空套在固定于左右側板上的孔中的橫套筒的兩端之上，主要是支撐和承受電磁組合桿的重量，并在其中有滑動和轉(zhuǎn)動。
在左右側板的前端和后端部位用二組橫隔板和定位銷以及螺釘與左右側板連接固定，在左右側板的前后部位制有大圓孔，分別將四個殼體內(nèi)端面臺壓合后，并用螺釘均布固定，共同組合為四腿步行車的大梁框架。在這兩組橫隔板底部鏜出與中軸線平行的二組同軸線內(nèi)孔，將圓柱分別安裝在這二組內(nèi)孔中固定，組成同軸線的前后端的兩組圓柱導軌，并在前導軌上安裝前座架，在后導軌上安裝后座架，都能在各自的導軌上滑動。在前座架和后座架上各有一對直立座板，在每對直立座板軸承孔中安裝一根橫軸，中間與蝸輪用鍵連接，兩旁有調(diào)整套，使蝸輪和蝸桿能保證在中軸線上面同軸嚙合傳動，在橫軸兩端左右側板外用鍵固定著小齒輪，在兩對直立座板軸承孔端面與小齒輪之間的空隙要大于左右側板的厚度，使橫軸在左右側板上的四個小槽中能無阻礙的移動。
在前座架的中軸線處，三角狀支架的水平座孔中緊固有帶臺短軸上空套著傘齒輪、齒輪、轉(zhuǎn)向手柄通過軸銷連成一體，齒輪與前座架支座軸承孔中的長軸齒輪嚙合；后座架中軸線處有同軸孔的立柱座，帶長軸齒輪從立柱座下面軸承孔中穿過，用連接套與帶長軸的齒輪同軸連結在一起，將傘齒輪、套和齒輪固連后，和軸一同裝入到立柱座的座孔中固定，這樣，前座架上的轉(zhuǎn)向手柄作正反旋轉(zhuǎn)，后座架上的傘齒輪也同向旋轉(zhuǎn)。
在前后座架上前端有前后蝸桿支柱座，其軸承孔中分別裝配著蝸桿，前蝸桿要從前傘齒輪和轉(zhuǎn)向手柄的環(huán)形槽中穿過，與后蝸桿用連接套同軸固連一起，沿前后導軌作少許總體直線移動，在同軸相連的蝸桿上的某一處，通過固連齒輪與帶減速的電機匹配，組成步幅行程動力控制機構。
在四個殼體孔中的四個內(nèi)齒圈套的外圓端面處各一半左右的地方，分別加工出正齒輪齒和傘齒輪齒，依次與前后座架上的，由前后蝸桿和蝸輪共同驅(qū)動前后橫軸兩端的齒輪，分別和內(nèi)齒圈套外圓端面處的正齒輪齒嚙合，一起控制四個內(nèi)齒圈套嚴格保持一致相位角，對步行機械腿的零位站立到最大步幅擺動角之間進行統(tǒng)一行程控制調(diào)整，即四腿要同時保持一致的最大步幅或零步幅或兩者之間小步檔、中步檔，必須作到隨時結合，隨時脫開再重新嚙合，保持四個內(nèi)齒圈套相位角一致而不錯齒。
在第二橫隔板上的鏜有與前座架上三角狀支架座孔一樣的同軸線內(nèi)孔并壓入襯套，使帶臺短軸可隨前座架移動，自由地在襯套內(nèi)滑動，在橫隔板座孔下方固定著偏心凸輪支座并用軸銷將偏心輪裝配在偏心凸輪支座上，在偏心輪右端面上鉚接著手柄，偏心輪的外園柱面緊貼在帶臺短軸端面上；在前橫隔板的中軸線處制有帶螺紋的內(nèi)孔中擰上螺塞，在螺塞凸臺上套上壓縮彈簧直接作用在前座架上的蝸桿支柱座中軸線的背面上，使相連在一起的前、后座架上與蝸輪固連的橫軸兩端的四個齒輪與殼體中轉(zhuǎn)動配合的內(nèi)齒圈套上的正齒輪輪齒全部進入嚙合傳動的狀態(tài)，并通過獨立的帶減速的傳動系統(tǒng)的正反轉(zhuǎn)動來隨時控制和變化步幅的最大檔位，零檔位以及中、小或無級選擇步幅行程調(diào)整。在進行上述步幅行程調(diào)節(jié)時，凸輪手柄必須扳到到水平位置，即讓出大于一個齒輪全齒高的距離，以在壓縮彈簧的作用下能順利、準確進入嚙合為目的。
當凸輪手柄由水平位置扳到垂直位置時，固定在橫隔板上的凸輪外園柱面壓迫固定在三角狀支架孔中的帶臺短軸，使前、后座架沿前、后導軌向前移動的同時齒輪與內(nèi)齒圈套上的正齒輪輪齒脫離嚙合，使前、后座架上的傘齒輪與內(nèi)齒圈套上外圓端面處特制的傘齒輪齒進入嚙合。轉(zhuǎn)動前座架上空套在帶臺短軸上，由傘齒輪、齒輪和固連一起的轉(zhuǎn)向手柄，通過連接套相連接的帶長軸齒輪使后座架上空套在短軸上固連一起的傘齒輪、襯套和齒輪也隨同一起旋轉(zhuǎn)，使左半邊的內(nèi)齒圈套和右半邊的內(nèi)齒圈套的轉(zhuǎn)動方向相反，即造成左半邊的腿邁小步(或大步)，右半邊的腿邁大步(或)小步的差動狀態(tài)，實現(xiàn)四腿步行車的轉(zhuǎn)向行走。當轉(zhuǎn)向完畢保持直線步行時轉(zhuǎn)向手柄在彈簧的作用下要求自動回中，也只有轉(zhuǎn)向手柄回到正中的垂直位置后使四個內(nèi)齒圈套才能恢復相位角一致的狀態(tài)，這時只要將凸輪手柄扳到水平位置后，才能進行任意行程的步幅調(diào)整。
在步行機械腿踝關節(jié)點H處用橫向軸銷將腳機構與四個縮放儀鉸連一起，腳機構由十字件，卵園件和壓入的彈性塑膠件以及縱向軸銷組成。卵形件上的縱向凸耳孔有意靠后，使橫向軸銷上的支承重量更集中在腳機構的后跟附近，由于在腳機構中采用十字件，橫向軸銷和縱向軸銷能適應各種凹凸不平地面狀況，這種腳機構由于重心靠前，故在抬舉腿和著地前都是腳板前端首先著地，若用彈簧稍加作用緩沖著地將會更好。
在本發(fā)明的縮放儀中a桿與b桿的桿長比一般采用1，也可采用小于1的適當比值；縮放比值要根據(jù)實際參數(shù)，選用較小的值來減小步行機械腿的驅(qū)動力為準則。為了加強現(xiàn)有技術中的縮放儀在縱向的剛度和強度，增添e桿和f桿，成為獨具特色的縮放儀。將縮放儀固定點G與“門氏桿”上的固定點孔用軸銷鉸接；將縮放點S空套在“門氏桿”下端燕尾槽中滑塊的軸銷上，沿“門氏桿”軸線作直線運動；將踝關節(jié)點H通過橫向軸銷與腳機構聯(lián)接；X是縮放儀的膝關節(jié)點，這就是一條步行機械腿中基本的結構。
圖1、2、3是四個步行腿組合的步行機械腿的典型結構示意圖，其外觀的顯著特征是，四個膝關節(jié)點X都是朝前組合。自然界眾多的動物、昆蟲中，膝關節(jié)點X的彎曲，朝前、朝后的組合是多樣化的，在二條步行腿的組合中膝關節(jié)點X朝前的類似人類步行機械腿的組合，鳥類的膝關節(jié)點X都是朝后的組合，在四條步行腿的組合中同樣可以將膝關節(jié)點X全部朝前(如圖1)，或全部朝后；也可將其中的前面的左右步行腿的膝關節(jié)點X朝前，將后面左右步行腿的膝關節(jié)點X朝后等不同的組合來設計機器人、機器狗、機器貓等和仿制機器動物樂園中各種大小動物的步態(tài)需要。
在左、右步行機械腿組合的裝置中的左右側板下方位置處安裝垂直陀螺儀，可以防止步行機械腿裝置在崎嶇不平的容易跌倒的路況行走時，起重心失衡恢復的作用，尤其是在二腿機器人的或二腿機器鳥步行的機械腿裝置中，這種永遠朝重心方向旋轉(zhuǎn)的陀螺儀是更加不可缺少的附件。
圖18、19、20、21是本發(fā)明的步行機械腿裝置中，仿昆蟲類或爬行類的步行機械腿的另一種形式，在自然界中，一般的昆蟲多是用六條或六條以上的腿行走，如果每條腿都按固定的擺動角用六條腿仿昆蟲行走，就可以省掉一大批零部件，這樣轉(zhuǎn)向機構中的傘齒輪就可以和內(nèi)齒圈套上的傘齒輪輪齒保持常嚙合了，也無需凸輪手柄的相應機構了。
昆蟲多是用六條腿行走，可按前、中、后三組的左右步行腿進行組合，圖18是中排加長橫梁板，用兩個精密細栓在殼體端面上的橫軸線上固連，步進傳動軸也同樣通過電磁組合桿使前、中、后組的左右的六條腿可有序地提腿和邁步行走。
六條“門氏桿”同樣可以通過一個主電機減速后用同步齒形帶傳動作有序的互相錯開180°前后擺動，但不同的是將“門氏桿”與縮放儀中的a桿兩者組合，或干脆作成一個固定的總體(圖19)，“門氏桿”背面縱向驅(qū)動縱槽、直線軌跡點約束、園軌跡點約束和力臂直移點等結構都是照搬。具體是，環(huán)槽摩擦輪和主動傘齒輪壓合在一起，并空套在與“門氏桿”直移軌跡點的軸銷上，主動傘齒輪與從動傘齒輪常嚙合，帶臺軸承套壓合在和“門氏桿”連成一體的縮放儀a桿處縮放中心Z的園孔中并用螺釘固定后，分別在兩側裝上兩片縮放儀C桿，然后再裝上帶柄軸，用銷子將從動傘齒輪固連一起，將帶臺軸銷和襯套把兩片c桿與帶柄軸右端柄部連結來傳遞扭矩，d桿與“門氏桿”作成一體的縮放儀a桿等厚度，將a桿和d桿右端耳孔一起插入到b桿相應槽孔中，用銷鉸連，最后將d桿左端與兩片c桿用銷軸鉸連而成。這就是仿昆蟲行走或仿爬行動物行走的膝關節(jié)點X朝外的“門氏桿”與縮放儀相結合的另一種步行方式的步行機械腿結構。
縮放儀上b桿端點H的腳機構(圖未示)走完邁步工作行程后抵達了后折返點位置的瞬時，步進傳動軸在開、閉控制信號作用下將雙平行四邊形換向機構由矩形轉(zhuǎn)換成平行四邊形，這時處于右端的下摩擦板的與空套在“門氏桿”軸線的軸銷上的帶環(huán)槽的摩擦輪和壓合的主動傘點輪作反時針方面旋轉(zhuǎn)，這時與主動傘齒輪嚙合的從動傘齒輪帶動帶柄軸，通過帶臺軸銷使兩片c桿下端縮放點S以Z為圓心轉(zhuǎn)動使b桿離地向上抬腿，當“門氏桿”由后折返點向前擺動到殼體縱軸線位置時，b桿上H端點離地最高，這時帶環(huán)槽的摩擦輪與上摩擦板接觸使摩擦輪反向作順時針旋轉(zhuǎn)，直至“門氏桿”擺動到前折返點時，著地點由離地最高到完全落地為止，就完成半步周期的抬腿“返回行程”，其“工作行程”與前述一樣且無須用電磁鎖定承重的步行機械腿，在縮放儀踝關節(jié)點H處裝上吸盤機構就可以爬壁。
從自然界進化來的生物腿在奔走中都具有明顯的擺動和伸縮抬腿、走步的自然特性，從橢圓中的運動桿變化來的“門氏桿”和縮放儀等的結合，使本發(fā)明的這種步行機械腿裝置更接近擺動和伸縮的自然屬性，有實效且易于實施。
1)有明顯的作擺動驅(qū)動的“門氏桿”，它類似大腿的擺動形態(tài)，它含有卡當行星機構作為步行機械腿的輸入機構，其中的調(diào)整機構可隨時做到由最大步幅到站立自鎖的最小步幅，有級的齒板換向和無級的摩擦板換向都能控制步幅大小和站立。
2)本發(fā)明按實際需要可以把“門氏桿”的擺動角規(guī)定為固定的擺動角度，這樣步幅也固定了，結構上簡化，成本同樣也減少。
3)本發(fā)明的步行機械腿裝置在最大的2α擺動角行走時，由于在卡當行星輸入機構中有雙重曲柄的作用，故在步幅折返點處時，門氏擺桿的慣性沖擊力能被雙重曲柄所吸收；更有“門氏桿”在擺動的中心對稱軸(即縱軸線)附近的速度相對最快，在兩個折返點處的擺動速度較慢，這樣對門氏桿在折返點處的減小慣性沖擊力更加有利，所以更利于快步行走。正因為在擺動角的對稱軸附近速度最快，所以步行機械腿每著地走一步，即“門氏桿”從前折返點以漸加速度靠近縱軸線，又以漸減速度從縱軸線離開擺向后折返點時，這種走步的特征類似年青人那種朝氣十足，邁步有力的特征。
4)步行機械腿中的縮放儀一點固定在“門氏桿”上隨其作往復擺動，另一點用作專門控制步行機械腿的有序伸縮，這種特別的技術解決方案就是將擺動和伸縮分開，各司其職，簡化了驅(qū)動和伸縮控制的難度；由于縮放儀的桿長比為1∶1的關系加上縮放比選小值，這樣在縮放儀上的縮放點上的伸縮推力小，所以在提腿上升和下降過程中，功率損失小。
5)由于“門氏桿”的驅(qū)動力臂長，并且每走一步只有一半的腿承重和邁步做功，特別在中步和小步走步時，驅(qū)動省力，甚至用人力驅(qū)動四腿車也毫不費力。
6)由于步行機械腿裝置的踝關節(jié)點在著地行走時的軌跡為橢圓曲線，這樣每走一步會有少許起伏，類似于馬在奔走時起伏的逼真感受。
7)若采用小模數(shù)(m＝0.2左右)，節(jié)徑(6-8mm左右)的精加工內(nèi)齒圈的話，就可以設計和制造各種系列的微型走獸，機器兵或大號機器螞蟻(長、高50mm左右)；若采用常規(guī)尺寸的加工技術來復制和模仿放大的，1∶1的，甚至大到大象尺度的各種系列規(guī)格的大小走獸、昆蟲供人們認識和愛護大自然，增添生活樂趣。本發(fā)明還能在多用途步行裝置系列產(chǎn)品中起到突破性的“鐘表機芯”
似的作用與效果。
圖1是“門氏桿”與步行機械腿裝置的主視結構示意圖。
圖2是圖1的俯視結構示意圖。
圖3是左右“門氏桿”擺到縱軸線位置時的全剖結構示意圖。
圖4是圖2中軸線上e-e段的局部剖視示意圖。
圖5是圖2中軸線上f-f段的局部剖視示意圖。
圖6是圖4中h-h方向視圖。
圖7是圖4中g-g處剖視圖。
圖8是行星齒輪與偶數(shù)內(nèi)齒圈嚙合裝配傳動中，橫軸線上兩凹齒根處小孔與行星齒輪定位點D齒信號觸針安裝示意圖。
圖9是圖4中D向的凸輪手柄位置視圖。
圖10是雙平行四邊形摩擦板與摩擦輪示意圖。
圖11是圖10中摩擦輪在A-A截面時的剖視示意圖。
圖12是圖10中摩擦輪運行到B-B截面時的剖視示意圖。
圖13是圖10中摩擦輪在C-C截面時的剖視示意圖。
圖14是圖1中的C向視圖。
圖15是圖1中“門氏桿”上A-A橫截面處剖視圖。
圖16是圖1中“門氏桿”上B-B橫截面處剖視圖。
圖17是圖1中“門氏桿”上C-C橫截面處剖視圖。
圖18是圖19中的A-A剖視方向的結構示意圖。
圖19是圖3中后面“門氏桿”(12a)擺到縱軸線位置時和特殊縮放儀機構的仿昆蟲步行或爬行的機械腿的部分主視結構示意圖。
圖20是圖19中B-B剖視方向的結構示意圖。
圖21是圖19中C-C剖視結構示意圖。
以下將結合附圖對實施例1進行詳述。在“門氏桿”(12)上直線軌跡點處軸(34)套上滾輪(36)置入殼體(10)固連的橫梁板(30)橫槽內(nèi)進行直線約束，用軸銷(75)滾輪(74)置入殼體(10)環(huán)槽(76)中進行園軌跡點約束，用立柱座(73)定位臺壓入殼體(10)頂部縱軸平面定位孔內(nèi)緊固，襯套(72)壓入“門氏桿”(12)的力臂直移點孔內(nèi)，滑套(71)一端套在立柱座(73)滑桿上，另端插入襯套(72)中既能在縱軸線上下滑動又能繞力臂直移點轉(zhuǎn)動；卡當驅(qū)動銷(22)滾輪(24)置入“門氏桿”(12)背后縱槽中，通過直移軌跡點和圓軌跡點兩點運動合成約束后按橢園運動規(guī)律驅(qū)動無固定支點的“門氏桿”(12)作嚴格的豎向、半周期一次的在前后折返點之間作往復擺動；把縮放儀(60)固定點G與“門氏桿”(12)固定孔用軸銷(40)鉸接，把縮放點S與雙平行四邊形換向機構聯(lián)系形成縮放控制機構，把踝關節(jié)點H通過橫向軸銷(51)與腳機構(90)相連為地面附著適應機構，成為“單體”(一條腿)步行機械腿裝置。
動力經(jīng)減速后從右側板(7)某部位(圖上未示出)進入，直接驅(qū)動同步齒帶(1)傳動前后帶輪(2)，(2a)同步旋轉(zhuǎn)，帶輪(2)，(2a)孔內(nèi)制有內(nèi)套齒或鍵與輸入軸(5)，(5a)固連，連結套(4)，(4a)的內(nèi)孔也制有內(nèi)齒套或鍵分別與輸入軸(5)，(6)和后輸入軸(5a)，(6a)結合連接，曲柄銷(19)，(20)與后面的左右曲柄銷(19a)，(20a)(圖上未示出)相位角都要錯開180°，并同軸線安裝在殼體(9)，(10)及殼體(9a)，(17a)，(18a)，(10a)的軸承之間。行星齒輪(17)，(18)及后二個行星齒輪與內(nèi)齒圈套(13)，(14)固連的內(nèi)齒圈(15)，(16)和后內(nèi)齒圈套(13a)，(14a)固連的后內(nèi)齒圈(15a)，(16a)節(jié)圓直徑之比都是1∶2的卡當圓行星齒輪機構?？ó旘?qū)動銷(21)及滾輪(23)和卡當驅(qū)動銷(22)及滾輪(24)；后面的卡當驅(qū)動銷及滾輪(圖上未示出)分別置入“門氏桿”(11)，(12)，(11a)，(12a)背面的縱向槽之中，驅(qū)動二組即四條“門氏桿”作交錯有序半周期一次的前后擺動。
“門氏桿”和縮放儀(60)聯(lián)合組成擺動和縮放的步行機械腿，把縮放儀(60)上端固定點G與“門氏桿”(12)上的固定孔用軸銷(40)鉸接在一起，隨“門氏桿”(12)作往復擺動；縮放儀(60)上縮放點S通過滑塊(62)上的固定軸銷(68)將縮放儀(60)上兩片c桿和一根d桿的端孔共同套在滑塊(62)上的固定軸銷(68)上，并用墊圈和雙螺帽(70)鎖定間隙，在“門氏桿”(12)的下端處銑有燕尾槽，將滑塊(62)放入后，縮放儀(60)上的縮放點S處的軸銷(68)上所共同鉸接在一起的c桿和d桿可在“門氏桿”(12)下端的燕尾槽中作上下的伸縮直線運動。在滑塊(62)上端處覆蓋一塊凸耳座(50)，用螺釘(77)緊固連接，并能和滑塊(62)一起在“門氏桿”(12)下端的燕尾槽中自由滑動。
橫梁板(30)與殼體(10)通過兩個埋頭精密圓柱螺栓(58)緊固(圖示1個)，并保證橫梁板(30)上橫槽的對稱軸線與過幾何中心點O的橫軸線重合，在橫梁板(30)對稱的兩端處孔中的固定銷軸上安裝著緊貼橫梁板(30)平面的兩個搖臂(81)，(82)，兩端分別與上接觸件齒板(28)和下接觸件齒板(42)用軸銷鉸連，組成圓弧形平移的雙平行四邊形上下接觸件的齒板換向機構。在“門氏桿”(12)的直移點軸銷(34)套上滾輪(36)置入橫梁板(30)橫槽內(nèi)進行直線軌跡的約束，然后再空套著與針輪(38)壓合一體的小齒輪(32)。“門氏桿”(12)中段邊緣固定凸耳(46)的孔中安裝著穿過橫梁板(30)和上下齒板(28)，(42)縫隙的齒條(44)，與凸耳座(26)的孔滑合，凸耳座(26)用螺釘牢固于“門氏桿”(12)上，齒條(44)與針輪(38)壓合成一體的小齒輪(32)嚙合，齒條(44)下端軸徑處與滑塊(62)上端的凸耳座(50)用銷子固連，若針輪(38)作正反旋轉(zhuǎn)，則與小齒輪(32)嚙合的齒條(44)通過與凸耳座(50)固連的滑塊(62)上的固定軸銷(68)，將縮放儀(60)上的縮放點S沿“門氏桿”(12)下端的燕尾槽作上下直移的縮放運動。
“門氏桿”(12)以最大2α的擺動角從后折返點的延長線上的踝關節(jié)點H將要向前擺動的瞬間，在“門氏桿”(12)下端背面處固連的電磁鎖銷(64)，通過處于橫軸線上的內(nèi)齒圈(16)節(jié)圓直徑上兩凹齒槽中的信號控制觸針(圖未示)，由行星齒輪(18)信號定位點D處的齒頂碾壓觸針來控制開閉信號，使電磁鎖銷(64)在彈簧(圖中未示出)作用下處于脫開狀態(tài)，在縮放儀(60)下端的踝節(jié)點(H)也處在抬腿離開地面的瞬間，雙平形四邊形的上下接觸件齒板(28)，(42)也在行星齒輪(18)齒頂碾壓信號的控制下，步進傳動軸(88)變化一個步進角(步進電動機及傳動用機構圖中未示出)，并通過帶電磁的組合桿(86)的作用，將雙平形四邊形上下接觸件齒板(28，42)由矩形變成平行四邊形的閉合狀態(tài)。這時，空套在“門氏桿”(12)軸銷(34)上的針輪(38)下方第一針齒正好與雙平行四邊形下接觸件齒板(42)“大步檔”齒槽對正嚙合(上齒板(28)位置無齒)，由于“門氏桿”(12)由后向前方向擺動，故針輪(38)上的針齒以反時針方向依次滾過下接觸件齒板(42)上的第二、三齒槽，直到“門氏桿”(12)軸線將要通過殼體縱軸線位置時，針輪(38)下方最后嚙合的針齒直徑對面的針齒頂部與上接觸件齒板(28)第一個齒槽面相碰，迫使“門氏桿”(12)軸銷(34)上的針輪(38)改變方向，以順時針方向旋轉(zhuǎn)，滾到上接觸件齒板(28)的最后一個齒槽，即針輪(38)反轉(zhuǎn)90°再順轉(zhuǎn)90°回到初始時的第一針齒的垂直位置，這時“門氏桿”(12)已抵達前折返點位置，縮放儀(60)上的踝關節(jié)(H)，也由H點位置開始作抬腿抬升( 弧線)，“門氏桿”(12)擺到縱軸線位置時，針輪(38)反向，步行機械腿下降( 弧線)，這就完成了從后折返點到前折返點之間的 弧線，即半步的抬放腿的“返回行程”。由于小齒輪(32)壓合在針輪(38)中，小齒輪(32)與齒條(44)保持嚙合，縮放儀(60)上的縮放點S在“門氏桿”(12)下端的燕尾槽中上下直移滑動的距離，等于小齒輪(32)節(jié)圓直徑處的圓周總長度的四分之一，縮放儀(60)踝關節(jié)點H處的垂直提腿高度 的距離，是小齒輪(32)節(jié)圓直徑乘π的四分之一乘以縮放儀(60)的縮放比系數(shù)。
當縮放儀(60)上的踝關節(jié)點(H)由后折返點抵前折返點返回行程后的瞬間，步行機械腿的腳裝置已經(jīng)著地，行星齒輪(18)信號定位點D的齒頂又碾壓著位于橫線上兩凹齒槽中的另一個觸針，使步進傳動軸(88)反向同一步進角回到原始位置，并通過電磁的組合桿(86)使雙平行四邊形上、下接觸件齒板機構呈矩形松開，脫離與針輪(38)的接觸傳動，與此同時固定在“門氏桿”(12)背面的電磁鎖銷(64)將插入滑塊(62)的錐孔中鎖定承重的步行機械腿，于是“門氏桿”(12)從前折返點擺動到后折返點作另半個周期的承重的“工作行程”邁步，完成“行走一步”的任務。步行機械腿從前折返點到后折返點之間的承重著地過程中，縮放儀(60)上的踝關節(jié)點H的運動軌跡 是一條橢圓曲線，有類似于馬在奔走中人騎在馬背上那種上下起伏狀態(tài)，這就是“門氏桿”以最大2α擺動角從后折返點到前折返點之間的一個往復擺動的“大步檔”周期；最大“折返點”是處在橫軸線上的內(nèi)齒圈(16)節(jié)圓直徑上的兩個節(jié)點，由于“門氏桿”是以2α最大的擺動角，故具有卡當驅(qū)動銷(22)和滾輪(24)的運動軌跡始終保持在橫軸線上的兩個折返點之間作往復直線運動，“門氏桿”(12)背面縱槽中兩壁上的驅(qū)動點在縱向槽中不動。
若設定“門氏桿”(12)以小于2α的擺動角從后折返點向前折返點作往復擺動的瞬間，同樣在控制信號的作用下，首先使“門氏桿”(12)背面固定的電磁鎖銷(64)與滑塊(62)處于松開狀態(tài)，下接觸件的齒板(42)上第二齒槽與針輪(38)處于垂直位置的第二針齒也在控制信號作用下，雙平行四邊形換向機構變成平行四邊形的閉合狀態(tài)。隨著“門氏桿”(12)向前開始擺動，針輪(38)也開始反時針轉(zhuǎn)動，使小齒輪(32)帶動齒條(44)及縮放儀(60)上鉸接的滑塊(62)的軸銷(68)沿“門氏桿”(12)下端的燕尾槽也開始提腿上升，“門氏桿”(12)的軸線一過縱軸線，同樣，針輪(38)下方最后與下接觸件的齒板(42)嚙合的針齒直徑對面的針齒頂部與上接觸件的齒板(28)第一個齒槽面相碰，使針輪(38)反向旋轉(zhuǎn)，直到對稱的上接觸件的齒板(28)倒數(shù)第二齒槽與針輪(38)上倒數(shù)第二個針齒嚙合到垂直位置時(與縱軸線平行時)，即到達前折返點。同樣在控制信號的作用下，“門氏桿”(12)下端的磁鐵鎖銷(64)進入滑塊(62)上孔中，鎖住縮放儀(60)和腳裝置(90)著地承重，走出“中步檔”，照此類推，走出“小步檔”。當行星齒輪(18)和內(nèi)齒圈(16)的信號定位點D調(diào)整到與縱軸線重合時，“門氏桿”(12)背面縱槽中的卡當驅(qū)動銷(22)和滾輪(24)只能在過幾何中心O的縱軸線上作上下直線運動，不能對縱槽兩側壁產(chǎn)生驅(qū)動力，故“門氏桿”(12)在縱軸線方向，動力處于切斷的離合狀態(tài)，“門氏桿”(12)處于不能擺動的鎖定狀態(tài)，同時電磁鎖銷(64)也將進入滑塊(62)孔內(nèi)，將“門氏桿”(12)和縮放儀(60)鎖定為一體，這就是本發(fā)明的獨具特色的“站立檔”(也稱步幅為零的零位檔)。在小于“大步檔”和大于“零位檔”之間多個檔位時，行星齒輪(18)和內(nèi)齒圈(16)與殼體之間的相位角改變后的信號定位點D處在橫軸線和縱軸線之間的內(nèi)齒圈(16)節(jié)圓圓周上，若將信號定位點D、D’投影到橫軸線上，就得到前后折返點的位置及擺動角的大小，盡管需要“門氏桿”(12)的擺動角在零到2α之間不斷變化，來形成無級或有級檔位的若干大小變化，但行星齒輪(18)在走“一步”的周期中圍繞內(nèi)齒圈(16)旋轉(zhuǎn)2周是固定不變的，所以走中、小步幅是很省力的?！伴T氏桿”(12)的擺動角可設計為固定不變，可簡化結構，降低成本。
將開閉的雙四邊形換向機構更換為有V形截面的上下接觸件的摩擦板(28，42)，將針輪(38)更換為環(huán)槽的摩擦輪(38)，仍與小齒輪(32)壓合固連，組成開閉的另一種形式的雙平行四邊形換向機構。下接觸件摩擦板(42)只有在縱軸線的右邊段才能與摩擦輪(38)保持摩擦傳動(左邊脫開)；上接觸件摩擦板(28)也只有在縱軸線的左邊段與環(huán)槽摩擦輪(38)保持摩擦傳動(右邊脫開)。在上下接觸件的摩擦板(28，42)與縱軸線之間制有很短的過渡段，若摩擦輪(38)正好處于縱軸線位置時(即站立檔時)，應保證與上下接觸件的摩擦板都不接觸為佳，其作用原理和運動方式與上述的上下接觸件的齒板完全一樣，其優(yōu)點是可在“門氏桿”(12)最大的擺動角和最小的擺動角之間任意選擇擺動角，即可以實現(xiàn)步幅任意大小的無級變化，并且結構簡單，更換易損件方便。
本發(fā)明內(nèi)齒圈(16)齒數(shù)應是偶數(shù)齒，與內(nèi)齒圈套(14)固連一體，調(diào)整步幅行程大小和用于轉(zhuǎn)向，對控制信號的及時準確發(fā)送尤為重要。將內(nèi)齒圈(16)節(jié)圓直徑位置上的兩個凹齒的齒根的正中處加工的兩個小孔中設法置入信號控制開關觸點的觸針，稍稍凸起在齒槽之中，在行星齒輪(18)上任選一齒作為控制信號定位點D齒，每當行星齒輪(18)在內(nèi)齒圈(16)作行星旋轉(zhuǎn)二周時，此定位點D的齒頂將對這選定的二個凹齒槽中的觸針(圖上未示出)有序碾壓和松開，并不隨“門氏桿”(12)擺動角的大小而變化，從而給“門氏桿”(12)以任意的擺動角擺動到不同參數(shù)位置的折返點時，提供準確的控制信號。
由“門氏桿”(12)和縮放儀(60)及腳裝置(90)組合而成的“單體”步行機械腿(一條腿)，有作驅(qū)動的擺桿部分和伸縮承重部分以及著地部分等，可電動驅(qū)動，也可單只手搖驅(qū)動，有步幅可調(diào)和站立自鎖以及縮放腿機構，結構簡單，操作方便，完全具備對假肢的各種特殊技術要求。
眾所周知，必須把雙腿或多腿組合起來，把提腿和邁步控制機構、步幅大小行程調(diào)整控制機構、轉(zhuǎn)向操縱機構以及主輸入機構等很好地協(xié)調(diào)匹配起來。首先是擺動的四條“門氏桿”前后與左右的擺動相位角都要求錯開180°，協(xié)調(diào)和匹配四條“門氏桿”(12)，(12a)，(11)，(11a)和縮放儀(60)，(60a)，(59)，(59a)在前后折返點，即八個折返點時的步驟是，各條腿的提腿(返回行程)、邁步(工作行程)的協(xié)調(diào)，是通過與后腿左右殼體(10a，9a)固連的加長橫梁板(29a)，(30a)的前端及左右側板(7)，(8)上，即中軸線的水平面位置，橫向鏜有同軸線的四個內(nèi)孔，步進傳動軸(88)橫貫裝入其中，并分別在步進傳動軸(88)左端(圖1正面投影)軸心使緊固的搖臂(83)端孔與加長的下接觸件的齒板(42a)或加長的下接觸件的摩擦板(42a)上的孔用軸銷鉸接起來，成為步進傳動軸(88)對左半邊的前后腿雙平行四邊形換向機構的傳力支臂；在步進傳動軸(88)右端軸心上方附近處也緊固著搖臂(83a)，其端孔中心與步進傳動軸(88)中心連線與步進傳動軸(88)軸心上垂直線的夾角就是步進傳動軸(88)的步進傳動角；將搖臂(83a)上的端孔也與加長的上接觸件的齒板(27a)或加長的上接觸件的摩擦板(27a)上的孔用軸銷鉸接起來，成為步進傳動軸(88)對右半邊的前后腿雙平行四邊形換向機構另一個傳力支臂；若在步進傳動軸(88)上安裝固定齒輪與步進電機配合，或在步進傳動軸(88)固定一根杠桿與電磁鐵配合(圖上未示出)，當步進傳動軸(88)轉(zhuǎn)過一個步進角時，在左右兩端固定的搖臂(83，83a)也同時轉(zhuǎn)動相同的步進角，但方向完全相反。
對左半邊前后腿之間用一根電磁的組合桿(86)，桿前端與搖臂(82)和下接觸件的齒板(42)或下接觸件的摩擦板(42)三件共用一根軸銷鉸接，桿后端與搖臂(84)和上接觸件的齒板(28a)或上接觸件的摩擦板(28a)也是三件共用一根軸鉸接。同樣在右半邊的前后之間也是用一根等長的斜裝電磁的組合桿(87)，桿前端與搖臂(82a)和上接觸件的齒板(27)或上接觸件的摩擦板(27)三件共用一根軸銷鉸接，桿后端與搖臂(84a)和下接觸件的齒板(41a)或下接觸件的摩擦板(41a)也是三件共用一根軸銷鉸接，組成四組聯(lián)動且前后與左右運動方向相反的雙平行四邊形齒板(或摩擦板)提腿、邁步開閉換向機構。步行時，無論大步檔、中步檔、小步檔或無級變化的步幅行程調(diào)整中，兩根電磁的組合桿(86)，(87)長度相等，且固定不變。只有需要變“站立檔”時，電磁鐵的鐵芯在彈簧的作用下才處于松開狀態(tài)，這樣，四組聯(lián)動的雙平形四邊形齒板(或摩擦板)提腿、邁步控制機構全部都呈矩形的張開狀態(tài)，與齒板或摩擦板嚙合的針輪或環(huán)槽摩擦輪都在無任何阻礙情況下，才能統(tǒng)一轉(zhuǎn)動四個內(nèi)齒圈套，將行星齒輪與內(nèi)齒圈的信號定位點D一下子都轉(zhuǎn)移到各自的縱軸線上的“站立檔”位置來，這時四根“門氏桿”都處于垂直站立自鎖的狀態(tài)。在兩根電磁鐵組合桿(86)，(87)的中間位置處設有支承轉(zhuǎn)動套筒(89)，(91)，空套在固定于左右側板(8)，(7)中軸線上橫向孔中的套筒(92)的兩端之上，主要是支撐和承受電磁組合桿(86)，(87)的重量，并在其中有滑動和轉(zhuǎn)動。
在左右側板(8)，(7)的前端和后端部位用二組橫隔板(93)，(94)；(95)，(96)和定位銷(111)，(113)；(115)，(117)以及螺釘(112)，(114)；(116)，(118)與左右側板(8)，(7)連接固定，在左右側板(8)，(7)的前后部位制有大圓孔，分別與四個殼體內(nèi)端面臺壓合后，并用螺釘均布固定，組合為大梁框架。在這兩組橫隔板底部鏜出與中軸線平行的二組同軸線內(nèi)孔，將圓柱(47)，(48)；(47a)，(48a)分別安裝在這二組水平內(nèi)孔中固定，組成同軸線的前后圓柱導軌，并在前導軌上安裝前座架(66)，在后導軌上安裝后座架(78)，都能在各自的導軌上滑動。在前座架(66)和后座架(78)上各有一對直立座板(101)，(102)；(101a)，(102a)，在每對直立座板軸承孔中安裝一根橫軸(80)，(80a)，中間與蝸輪(79)，(79a)用鍵連接，兩旁有調(diào)整套(105)，(106)；(105a)，(106a)，使蝸輪(79)，(79a)和蝸桿(97)，(97a)能保證在中軸線上面同軸嚙合傳動，在橫軸(80)，(80a)兩端左右側板(8)，(7)外用鍵固定著小齒輪(107)，(108)；(107a)，(108a)，在兩對直立座板(101)，(102)；(101a)，(102a)軸承孔端面與小齒輪(107)，(108)，(107a)，(108a)之間的空隙要大于左右側板(8)，(7)的厚度，使橫軸(80)，(80a)在左右側板上的四個小槽中(圖未示)能無阻礙的移動。
在前座架(66)的中軸線處，三角狀支架(119)的水平座孔中緊固有帶臺短軸(120)上空套著傘齒輪(3)、齒輪(101)、轉(zhuǎn)向手柄(100)及連結銷(103)，齒輪(101)與安裝在前座架(66)支座(104)軸承孔中的長軸齒輪(102)嚙合；后座架(78)中軸線處有同軸孔的立柱座(109)，(110)，長軸齒輪(102a)從立柱座(109)下面軸承孔中穿過，用連接套(98a)與長軸的齒輪(102)同軸連結在一起，將傘齒輪(3a)、套(122)和齒輪(101a)固連一起后，和轉(zhuǎn)合的軸(121)一同裝入到立柱座(109)，(110)的座孔中固定，這樣，前座架(66)上的轉(zhuǎn)向手柄(100)作正反旋轉(zhuǎn)，后座架(78)上的傘齒輪(3a)也同向旋轉(zhuǎn)。
在前后座架(66)，(78)前端上有前后蝸桿支柱座(99)，(99a)，其軸承孔中分別裝配著蝸桿(97)，(97a)，蝸桿(97)要從傘齒輪(3a)和轉(zhuǎn)向手柄(100)的環(huán)形槽中穿過，與蝸桿(97a)用連接套(98)同軸固連一起，在同軸相連的蝸桿(97)，(97a)上的某一處，通過固連齒輪與帶減速的電機獨立匹配步幅行程控制的驅(qū)動輸入機構(圖未示)。
在前導軌柱(47)，(48)滑動的前座架(66)和在后導軌柱(47a)，(48a)滑動的后座架(78)上，通過連接套(98)，(98a)將前后座架(66)，(78)組合固連在一起，沿前后導軌作少許直線移動。
在四個殼體(9)，(10)，(9a)，(10a)孔中，在四個內(nèi)齒圈套(13)，(14)，(13a)，(14a)的外圓部分端面處，分別加工出正齒輪齒和傘齒輪齒，依次與前后座架(66)，(78)上的，由前后蝸桿(97)，(97a)和蝸輪(79)，(79a)共同驅(qū)動前后橫軸(80)，(80a)兩端的齒輪(107)，(108)，(107a)，(108a)，分別和內(nèi)齒圈套(13)，(14)，(13a)，(14a)外圓端面處的正齒輪嚙合，一起控制四個內(nèi)齒圈套嚴格保持一致相位角，對步行機械腿的零位站立到最大步幅擺動角之間進行統(tǒng)一步幅行程調(diào)整，即四腿要同時保持一致的最大步幅或零步幅或兩者之間小步檔、中步檔，必須作到隨時結合，隨時脫開再重新嚙合，保持四個內(nèi)齒圈套相位角一致而不錯齒。
在橫隔板(94)上的鏜有與前座架上三角狀支架(119)座孔一樣的同軸內(nèi)孔并壓入襯套(123)，使帶臺短軸(120)可隨前座架(66)的移動并自由地在襯套(123)內(nèi)滑動，在橫隔板(94)座孔下方固定著偏心凸輪支座(127)并用軸銷(126)將偏心輪(125)裝配在偏心凸輪支座(127)上，在偏心輪右端面上鉚接著手柄，偏心輪的外園柱面上緊貼在帶臺短軸(120)的端面上；在橫隔板(93)的中軸線中心處制有帶螺紋的內(nèi)孔中擰上螺塞(128)，在螺塞凸臺上套上壓縮彈簧(130)直接作用在前座架(66)上的蝸桿支柱座(99)中軸線的背面上，使相連在一起的前、后座架(66)，(78)上與蝸輪固連的橫軸(80)，(80a)兩端的四個齒輪(107)，(108)；(107a)，(108a)與殼體(9)，(10)；(9a)，(10a)中轉(zhuǎn)動配合的內(nèi)齒圈套(13)，(14)；(13a)，(14a)上的正齒輪輪齒全部進入嚙合傳動的狀態(tài)，并通過獨立的帶減速的傳動系統(tǒng)的正反轉(zhuǎn)動來隨時控制和變化步幅的最大檔位，零檔位以及中、小或無級選擇步幅行程調(diào)整。在進行上述步幅行程調(diào)節(jié)時，凸輪手柄必須扳到到水平位置，即讓出大于一個齒輪全齒高的距離，以在壓縮彈簧(130)的作用下能順利、準確進入嚙合為目的。
當凸輪手柄(124)由水平位置扳到垂直位置時，固定在橫隔板上(94)的凸輪(125)外園柱面壓迫固定在三角狀支架孔中的帶臺短軸(120)，使前、后座架(66)(78)沿前、后導軌向前移動的同時，齒輪(107)，(108)；(107a)，(108a)與內(nèi)齒圈套(13)，(14)；(13a)，(14a)上的正齒輪輪齒脫離嚙合，使前、后座架(66)，(78)上的傘齒輪(3)，(3a)與內(nèi)齒圈套(13)，(14)；(13a)，(14a)上外圓端面處特制的傘齒輪齒進入嚙合。轉(zhuǎn)動前座架上空套在帶臺短軸(120)上，由傘齒輪(3)，齒輪(101)和固連一起的轉(zhuǎn)向手柄(100)，通過連接套(98a)，相連接的長軸齒輪(102)和(102a)使后座架上(78)上，空套在短軸(121)上固連一起的傘齒輪(3a)、襯套(122)和齒輪(101a)也隨同一起旋轉(zhuǎn)，使左半邊的內(nèi)齒圈套(14)，(14a)和右半邊的內(nèi)齒圈套(13)，(13a)的轉(zhuǎn)動方向相反，從而造成兩邊的“門氏桿”(12)，(12a)和(11)(11a)的差動，即造成左半邊的腿邁小步(或大步)，右半邊的腿邁大步(或)小步的差動狀態(tài)，實現(xiàn)四腿步行車的轉(zhuǎn)向行走。當轉(zhuǎn)向完畢保持直線步行時轉(zhuǎn)向手柄(100)在彈簧的作用下(圖來示)要求自動回中(即轉(zhuǎn)向手柄處于垂直狀態(tài))。也只有轉(zhuǎn)向手柄(100)回到正中的垂直位置后使四個內(nèi)齒圈套(13)，(14)；(13a)，(14a)才能恢復相位角一致的狀態(tài)，這時只要將凸輪手柄(124)扳到水平位置后，才能進行任意行程的步幅調(diào)整。
在步行機械腿踝關節(jié)點H處用橫向軸銷(51)將腳機構(90)與四個縮放儀(59)，(60)；(59a)，(60a)鉸連一起，腳機構(90)由十字件(52)，卵園件(54)和壓入的彈性塑膠件(55)以及縱向軸銷(53)組成。卵形件上的縱向凸耳孔有意靠后，使橫向軸銷(51)上的支承重量更集中在腳機構(90)的腳后跟附近，由于在腳機構中采用十字件(52)，橫向軸銷(51)和縱向軸銷(53)能適應各種齒凹凸不平地面狀況，可稱這種腳機構(90)為地面附著適應機構。這種腳機構(90)由于重心靠前，故在抬舉腿和著地前都是腳板前端首先著地，若用彈簧稍加作用緩沖著地將會更好。(圖未示)在本實施例的縮放儀(60)中a桿與b桿的桿長比一般采用1，也可根據(jù)應用上的變化采用小于1的適當比值；縮放比值更要根據(jù)多種實際參數(shù)綜合，選用較小的值來減小步行機械腿的驅(qū)動力為準則。為了加強現(xiàn)有技術中的縮放儀在縱向的剛度和強度，在本發(fā)明中增添e桿和f桿，成為本發(fā)明中的縮放儀(60)。將放縮放儀(60)固定點G與“門氏桿”(12)上的固定點孔用軸銷(40)鉸接；將縮放點S空套在“門氏桿”(12)下端燕尾槽中滑塊(62)的軸銷(68)上，沿“門氏桿”軸線作直線伸縮運動；將踝關節(jié)點H通過橫向軸銷(51)與腳機構(90)聯(lián)接；X是縮放儀(60)的膝關節(jié)點，Z是縮放中心點，這就是步行機械腿中最基本的結構。圖1、2、3是四個步行腿組合的步行機械腿的典型結構示意圖，其外觀的顯著特征是，四個膝關節(jié)點X都是朝前組合。自然界中，尤其在眾多的哺乳動物之中，膝關節(jié)點的彎曲的朝前朝后是有所區(qū)別的。故在本實施例中的二個步行腿的組合有膝關節(jié)點X朝前的類似人類步行機械腿的組合，也可二個步行腿組合的膝關節(jié)點X朝后的類似鳥類步行機械腿在四個步行腿的組合中同樣可以將膝關節(jié)點X全部朝前(如圖1)，或全部朝后；可將其中的前面的左右步行腿的膝關節(jié)點X朝前，將后面左右步行腿的膝關節(jié)點X朝后安裝四條步行腿不同組合來適應對機器人、機器狗、機器貓、機器馬...等仿制機器動物園中各種動物的步行姿態(tài)需要。
在本實施例中的左、右步行機械腿的對稱軸線的左右側板(8)、(7)的中間下方位置處安裝垂直陀螺儀(65)，可以防止步行機械腿裝置行走在崎嶇不平的容易跌倒的路況行走時，起重心失衡恢復的作用，尤其是在二腿機器人的或二腿機器鳥步行的機械腿裝置中，這種永遠朝重心方向旋轉(zhuǎn)的陀螺儀是更加不可缺少的附件。
實施例2，圖18、19、20、21是本發(fā)明的“門氏桿”和步行機械腿裝置中，仿昆蟲或爬行步態(tài)行走機械腿實施例，它除了在行走的縮放提腿機構上存在少許區(qū)別外，其他主要部份可照搬實施例1的結構設計，如果本實施例的每條腿都按固定的2α擺角行走，那么就可以省掉大、中、小有級步幅檔或無級變步幅檔，就可以省掉機構中有關的前、后架上的蝸輪(79)，(79a)，蝸桿(97)、(97a)及四個小齒輪(107)、(108)；(107a)、(108a)等等的一大批零部件，這樣轉(zhuǎn)向機構中的傘齒輪(3)，(3a)就可以和內(nèi)齒圈套(13)、(14)；(13a)、(14a)上的傘齒輪輪點保持常嚙合了，也無需凸輪手柄(124)的相應機構了，這對簡化結構降低成本有好處。
在自然界中，昆蟲多是用六條腿以上行走，本實施例可按前、中、后三組的左右步行腿進行組合，圖18是中組加長橫梁板(30a)，用兩個精密細栓(58a)在對稱殼體(10a)端面上的橫軸線上固連，步進傳動軸(88)也同樣通過電磁組合桿(86)、(86a)；(87)、(87a)使前、中、后組的左右的六條腿可有序地提腿和邁步行走。
六條“門氏桿”同樣可以通過一個主電機和減速后用同步齒形帶按實施例1同樣有序按2α的擺動角作前后擺動，但不同的是將“門氏桿”(12a)與縮放儀中的a桿兩者組合，或干脆作成一個固定的總體(12a)，(圖19)背面縱向驅(qū)動縱槽、直線軌跡點約束、園軌跡點約束和力臂直移點等結構都是原設計，具體是，環(huán)槽摩擦輪(38a)和傘齒輪(131)壓合在一起，并空套在與“門氏桿”(12a)組合的軸銷(34a)上，傘齒輪(131)與從動傘齒輪(132)嚙合，軸承套(134)壓合在“門氏桿”(12a)上縮放儀a桿處的縮放中心點Z處的園孔中并用螺釘固定，分別在兩側裝上兩片縮放儀C桿(135)、(136)，然后再裝上帶柄軸(133)，用銷子將傘齒輪(132)固連一起，用帶臺軸銷(138)和襯套(137)把兩片c桿(135)、(136)與帶柄軸(133)右端柄部互相結合連結，d桿與“門氏桿”(12a)作成一體的縮放儀a桿等厚度，將a桿和d桿右端耳孔一起插入到b桿相應槽孔中，用銷鉸連，最后將d桿左端與兩片c桿(135)、(136)用銷軸(139)鉸連而成。
若“門氏桿”(12a)與縮放儀(60)共同組合而成的步行機械腿(圖19)上的b桿上的著地腳機構(圖未示)走完邁步工作行程后抵達了后折返點位置的瞬時，步進傳動軸(88)在閉合控制信號作用下將雙平行四邊形換向機構由矩形轉(zhuǎn)換成平行四邊形，這時下接觸件的摩擦板(42a)的與空套在“門氏桿”(12a)軸線的軸銷(34a)上的環(huán)槽的摩擦輪(38a)和壓合的傘齒輪(131)作反時針方向旋轉(zhuǎn)，與傘齒輪(131)嚙合的從動傘齒輪(132)帶動帶柄軸(133)，通過帶臺軸銷(138)使兩片c桿端的縮放點S以Z為中心旋轉(zhuǎn)從而推動b桿離地向上抬腿，(圖19雙點劃線示意)。當“門氏桿”(12a)由后折返點向前擺動到殼體(10a)縱軸線位置時，b桿著地點離地最高，這時環(huán)槽的摩擦輪(38a)與上接觸件的摩擦板(28a)接觸使環(huán)槽摩擦輪(38a)反向作順時針旋轉(zhuǎn)，直至“門氏桿”(12a)擺動到前折返點時，b桿著地點由離地最高到完全落地為止，就完成半步周期的抬腿“返回行程”。這就是仿昆蟲和爬行動物的步行行走的“門氏桿”與特殊縮放儀機構相結合的另一種步行機械腿裝置，如果在踝關節(jié)點H處裝上吸盤后就可以爬壁。
*簡稱“門氏桿”參看申請?zhí)?1101766.X
權利要求
1.“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置是通過卡當圓行星機構作為動力輸入，其特征在于“門氏桿”上軸銷(34)的軸心被約束在和殼體(10)固連的橫梁板的(30)橫槽內(nèi)沿橫軸線作直線往復運動，“門氏桿”上軸銷(75)的軸心被約束在以幾何中心O為圓心的殼體(10)端面環(huán)槽之中，滑套(71)一端套在立柱座(73)滑桿上，另一端插入“門氏桿”上的力臂直移點孔內(nèi)沿縱軸線作上下滑動并繞力臂直移點中心轉(zhuǎn)動；卡當驅(qū)動銷(22)的軸心被限制在“門氏桿”背后對稱的縱槽內(nèi)，迫使直線軌跡點和圓軌跡點運動合成按橢圓運動規(guī)律驅(qū)動無固定支點的“門氏桿”在兩折返點之間作豎向、半周期往復擺動；縮放儀上的固定點G與“門氏桿”固定鉸連，縮放儀上的縮放點S被限制在“門氏桿”上的槽內(nèi)受控于雙平行四邊形換向縮放機構，縮放儀上的踝關節(jié)點H按 軌跡作抬腿“返回行程”，按 軌跡作邁步“工作行程”；橫向軸銷(51)與腳機構(90)為地面附著適應機構。
2.如權利要求1所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于橫軸線上橫梁板(30)兩端的對稱銷軸上的搖臂(81)，(82)分別與上下接觸件(28)，(42)鉸接，并與空套在“門氏桿”(12)直線軌跡點處軸銷(34)或(34a)上與針輪(38)壓合一體的小齒輪(32)或與傘齒輪(131)壓合一體的環(huán)槽摩擦輪(38a)組成開、閉的換向機構；“門氏桿”的中、上段邊緣凸耳(46)、(26)孔中安裝著與小齒輪(32)嚙合的齒條(44)，其下端在“門氏桿”槽中與滑塊(62)上的凸耳座(50)固定，滑塊(62)上的軸銷(68)套上縮放儀的c桿和d桿限定縮放點S；“門氏桿”以最大的2α往復擺角從后折返點將要向前擺的瞬時，在定位點D信號控制下電磁鎖銷(64)松開滑塊(62)，雙平行四邊形換向機構中的下接觸件(42)呈平行四邊形閉合狀態(tài)，迫使針輪(38)或環(huán)槽摩擦輪(38a)以反時針方向轉(zhuǎn)動，并通過齒條(44)把縮放點S沿直槽向上移動或通過傳動件(133)迫使縮放點S以縮放中心Z為圓心轉(zhuǎn)動，再經(jīng)縮放比適當放大后，使得踝關節(jié)點H從后折返點的延長線上逐步抬升至縱軸線上O2點時，針輪(38)或環(huán)槽摩擦輪與上接觸件(28)接觸后順時針轉(zhuǎn)動，使H點逐步下落至前折返點的瞬時，就完成了HO2H’的抬升又下落的“返回行程”半周期的軌跡線，同樣在定位點D信號控制下電磁鎖銷(64)鎖住滑塊(62)，雙平行四邊形換向機構中的上下接觸件(28)，(42)呈矩形的松開狀態(tài)，這樣縮放儀上的G點S點都被固定，“門氏桿”按H’O1H的橢圓曲線軌跡完成邁步的“工作行程”。
3.如權利要求1或2所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于內(nèi)齒圈(16)是偶數(shù)齒，與內(nèi)齒圈套(14)壓合后裝入同軸線的殼體(10)之中，內(nèi)齒圈(16)節(jié)圓直徑與橫軸線重合，在互成180°的兩凹齒平分線的齒根處裝有信號開合的觸針稍稍凸起于齒根之中，選行星齒輪(18)某凸齒平分線上節(jié)點為信號定位點D與內(nèi)齒圈(16)帶觸針的某個凹齒嚙合組成卡當行星傳動，當輸入軸(6)每轉(zhuǎn)一周，則行星齒輪(18)上信號定位點D的齒頂輪流碾壓兩凹齒內(nèi)觸針各一次，產(chǎn)生固定信號周期且不會因“門氏桿”的擺角大小而變化，旋轉(zhuǎn)內(nèi)齒圈套(14)把信號定位點D從橫軸線轉(zhuǎn)移到與縱軸線重合時，卡當驅(qū)動銷(22)軸心只能在過幾何中心O的縱軸線上作上下直線運動，故動力被切斷，“門氏桿”被鎖定成為步幅為零的站立檔，在0°至90°之間改變信號定位點D與殼體(10)之間的相位角，可選擇有級檔或無級檔的任意大小步幅的變化。
4.如權利要求1、2或3所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于橫貫左右側板(8)，(7)和左右加長的橫梁板(30a)，(29a)孔中的步進傳動軸(88)兩端的搖臂(83)，(83a)在正面投影上要錯開一個步進角并分別與兩邊的雙平行四邊形換向機構的下、上接觸件(42a)，(27a)鉸接，在行星齒輪(18)上定位點D的齒頂碾壓內(nèi)齒圈(16)觸針的信號控制下，步進傳動軸(88)兩端的搖臂(83)，(83a)以正反相同的步進角控制一組(2條腿)兩邊的雙平行四邊形換向機構同時閉合或松開；用等長的電磁組合桿(87)，(86)和(87a)，(86a)分別和前、中、后三組的“門氏桿”與步行機械腿裝置對角地與相應的雙平行四邊形換向機構的上下接觸件鉸連后，同樣只用一根步進傳動軸(88)同時對二組、三組或幾組“門氏桿”與步行機械腿裝置進行相應交錯的閉合或松開，若將若干電磁組合桿同時松開，使若干雙平行四邊形換向機構的上下接觸傳動件都呈矩形的松開狀態(tài)，則所有“門氏桿”與步行機械腿裝置全都處于站立自鎖狀態(tài)。
5.如權利要求1或2所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于步幅調(diào)整是通過左右側板(8)，(7)在二組橫隔板(93，94；95，96)上鏜有二組水平同軸內(nèi)孔中裝上圓柱(47，48；47a，48a)組成的前、后圓柱導軌上各配有前、后座架(66)，(78)均能在各自導軌上滑動，在前后座架前端各有一對直立座板(101，102；101a，102a)，以中軸線為中心的水平座孔軸承中的橫軸(80)，(80a)兩端固有小齒輪(107，108；107a，108a)，中間蝸輪(79)，(79a)與前、后座架中的前、后支柱座(99)，(99a)軸承中安裝的前后蝸桿(97)，(97a)用連接套(98)同軸固連，在內(nèi)齒圈套(13，14；13a，14a)對應外圓端處制有正齒輪齒分別與小齒輪(107，108；107a，108a)嚙合，組成獨立傳動，在零步幅到最大步幅之間同步控制四腿或更多腿進行一致的任意大、中、小步幅調(diào)整；只有轉(zhuǎn)向手柄(100)處在自動回中的豎直位置時，內(nèi)齒圈套(13，14；13a，14a)上的齒的相位角保持一致后，再將凸輪手柄(124)扳到水平位置時，受橫隔板(93)中軸線孔中螺塞上彈簧(130)作用于前座架(66)蝸桿支柱座(99)背面上，使前后座架上齒輪(107，108；107a，108a)與內(nèi)齒圈套(13，14；13a，14a)外圓端處的正齒輪齒全部一致進入嚙合，總體作任意步幅調(diào)整；若本發(fā)明的“門氏桿”采用固定不變的2α擺動角的步幅行走，則上述步幅調(diào)整機構可取消。
6.如權利要求1或5所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于轉(zhuǎn)向裝置是通過前、后座架(66)，(78)后端設有固定三角支架(119)和立柱座(109)，(110)的中軸線座孔中分別固有帶臺軸(120)，轉(zhuǎn)合軸(121)，其上分別空套有三件固成一體的傘齒輪(3)、齒輪(101)、轉(zhuǎn)向手柄(100)和傘齒輪(3a)，齒輪(101a)，套(122)，用連結套(98a)將前后座架上長軸齒輪(102)和(102a)固連并分別與齒輪(101)和(101a)組成前后座架之間通過手柄(100)實行嚙合聯(lián)動，當凸輪手柄(124)由水平位置扳到垂直時，橫隔板(94)凸輪(125)柱面壓迫帶臺短軸(120)使前后座架前移，使齒輪(107，108；107a，108a)與內(nèi)齒圈套(13，14；13a，14a)上正齒輪齒脫離嚙合后，傘齒輪(3)，(3a)與內(nèi)齒圈套(13，14；13a，14a)外圓端面處傘齒輪齒就進入嚙合，造成左右兩邊的內(nèi)齒圈套的差動狀態(tài)。
7.如權利要求1所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于二個“單體”中的輸入軸(5)，(6)相對固連在連結套(4)中并嚴格將曲柄銷(19)，(20)相位角錯開180°并同軸線安裝在殼體(9)，(10)軸承中通過帶輪(2)將動力輸入，卡當驅(qū)動銷(21)，(22)及滾輪(23)，(24)分別置入“門氏桿”(11)、(12)背后縱槽中驅(qū)動二條“門氏桿”作交錯有序的前后擺動，由二個單體組成“一組”是“門氏桿”與步行機械腿裝置中的一種組合形式，同理有“二組”“三組”及“若干組”的組合。
8.如權利要求1或7所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于膝關節(jié)點X的朝向安裝與組合，在“一組”中的左右單體步行機械腿裝置中，膝關節(jié)點X都是朝前的或都是朝后的組合；在“二組”中的左右單體步行機械腿裝置中膝關節(jié)點X可全部朝前和全部朝后或其中一組朝前，另一組朝后的前后混合組合；在“三組”以上的左右單體步行機械腿裝置中膝關節(jié)點X可采用多種朝向的不同組合；膝關節(jié)點X朝外同樣可以用左右單體形成一組、二組、三組或多組的組合。
9.如權利要求1所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于縮放儀(60)在現(xiàn)有技術基礎上增添e桿和f桿是為了加強步行中在縱向的剛度和強度。
10.如權利要求1所述的“門內(nèi)馬斯擺桿”與步行機械腿裝置，其特征在于“門氏桿”和縮放儀中的a桿合并為一體，其屬于縮放中心Z處制出的軸承套(134)孔中裝入帶柄傳動件(133)，其左端與從動傘齒輪(132)固連后與空套在“門氏桿”直線軌跡點處軸(34a)的環(huán)槽摩擦輪(38a)壓合為一體的主動傘齒輪(131)進行嚙合傳動，右端柄部通過軸銷(138)襯套(137)把套在軸承套(134)和帶柄傳動件(133)上的兩片縮放儀中的c桿(135)，(136)與柄部連結，使縮放點S繞縮放中心Z產(chǎn)生轉(zhuǎn)動來推動縮放儀上踝關節(jié)點H作“返回行程”和“工作行程”，但其膝關節(jié)點X是朝外的步行方式。
全文摘要
通過直線軌跡點和圓軌跡點運動合成后按橢圓運動規(guī)律作往復擺動的“門氏桿”與縮放儀固定點鉸連,在“門氏桿”槽內(nèi)滑動的縮放點和雙平行四邊形換向機構等形成伸縮控制,步幅調(diào)整、離合自鎖等控制機構?？s放儀踝關節(jié)點與腳機構相連成的“門氏桿”與步行機械腿“單體”裝置,能實現(xiàn)多種組合?？煞虏溉轭悇游?、鳥類、昆蟲類姿態(tài)步行,適用于機器人、機器動物樂園、四腿步行車、假足和昆蟲或動物步行玩具以及多種用途步行裝置系列產(chǎn)品。
文檔編號F16H27/00GK1363788SQ0111224
公開日2002年8月14日 申請日期2001年1月1日 優(yōu)先權日2001年1月1日
發(fā)明者熊介良 申請人:熊介良