機器人行走足腳及其控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種機器人行走足腳及其控制系統(tǒng)，足腳具有三個骨架支部和足部，且?guī)渍咧g通過軸關(guān)節(jié)連接，相互之間可以相對轉(zhuǎn)動，從而可以實現(xiàn)足腳靈活伸展和縮回，足腳通過第一骨架支部連接到機器人主身骨上，機器人通過足腳便可靈活跨越障礙路段，并在足部的支撐下落地行走更為穩(wěn)定。
【專利說明】
機器人行走足腳及其控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及機器人領(lǐng)域，特別涉及的是一種機器人行走足腳及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，機器人被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個方面。具有移動功能的機器人被廣泛的應(yīng)用于自動化生產(chǎn)車間的物料搬運、星際探索、海洋開發(fā)、服務(wù)、醫(yī)療護理、建筑、農(nóng)林業(yè)、特種行業(yè)(核、污染環(huán)境等)、軍事等。
[0003]讓機器人動起來最簡單最直接的方法就是給他裝上輪子，即輪式機構(gòu)。這種車輪式〃腳〃能高速穩(wěn)定地運動，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但是對路面的要求比較高，僅適用于平坦地面移動。當遇到路面凹凸不平、甚至有高低錯層的情況時，則機器人無法通過，現(xiàn)有的方式一般會采用機器人繞道而行，以避過障礙路段，但是很容易使得機器人偏離預(yù)設(shè)軌道行走、出現(xiàn)差錯，且依然無法解決高低錯層的路況中行走的問題。因此，目前的機器人需要能夠在障礙路段進行行走的足腳。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種機器人行走足腳，動作靈活，行走穩(wěn)定。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提出一種機器人行走足腳，包括:第一骨架支部、第二骨架支部、第三骨架支部和足部;所述第一骨架支部的第一端用來連接機器人主身骨，第二端上設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸孔部;所述第二骨架支部的第一端設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸部，第二端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸部，所述第一關(guān)節(jié)軸孔部可轉(zhuǎn)動連接在所述第一關(guān)節(jié)軸部上、從而所述第一骨架支部相對所述第二骨架支部可轉(zhuǎn)動;所述第三骨架支部的第一端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸孔部，第二端設(shè)有第三關(guān)節(jié)軸部，所述第二關(guān)節(jié)軸孔部可轉(zhuǎn)動連接在所述第二關(guān)節(jié)軸部上、從而所述第三骨架支部相對所述第二骨架支部可轉(zhuǎn)動;所述足部的第一端設(shè)有第三關(guān)節(jié)軸孔部，第二端用來落地行走，所述第三關(guān)節(jié)軸孔部可轉(zhuǎn)動連接在所述第三關(guān)節(jié)軸部上、從而所述足部相對所述第三骨架支部可轉(zhuǎn)動。
[0006]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一骨架支部為第一U型塊，第一U型塊的開口端設(shè)有用于連接機器人主身骨的連接部，第一 U型塊的封閉端設(shè)有所述第一關(guān)節(jié)軸孔部；所述的第二骨架支部由第二 U型塊和第三U型塊連接而成，所述第二 U型塊的開口端設(shè)有所述第一關(guān)節(jié)軸部，所述第二 U型塊的封閉端和所述第三U型塊的封閉端固定連接，所述第三U型塊的開口端設(shè)有所述第二關(guān)節(jié)軸部;所述第三骨架支塊為第四U型塊，所述第四U型塊的封閉端設(shè)有所述第二關(guān)節(jié)軸孔部，所述第四U型塊的開口端設(shè)有所述第三關(guān)節(jié)軸部。
[0007]根據(jù)本實用新型的一個實施例，各關(guān)節(jié)軸孔部為一帶有軸孔的固定塊，所述固定塊內(nèi)設(shè)有直流伺服電機，各關(guān)節(jié)軸部為固定連接在U型塊的開口端兩側(cè)上的固定軸，各固定軸穿設(shè)在相應(yīng)的固定塊的軸孔中。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個實施例，固定塊的軸孔兩端上分別具有沿孔設(shè)置的墊圈。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述足部為L型塊，其中，L型塊的豎部的上半部朝其橫部一側(cè)彎折一定角度。
[0010]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一骨架支部和第一關(guān)節(jié)軸孔部一體成型，所述第三骨架支部和第二關(guān)節(jié)軸孔部一體成型，所述足部和第三關(guān)節(jié)軸孔部一體成型;所述第二關(guān)節(jié)軸部和所述第三關(guān)節(jié)軸部異面垂直。
[0011]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一關(guān)節(jié)軸部和第二關(guān)節(jié)軸部可拆卸連接在所述第二骨架支部上，所述第三關(guān)節(jié)軸部可拆卸連接在所述第三骨架支部上。
[0012]本實用新型還提供一種如前述所述的機器人行走足腳的控制系統(tǒng)，包括:
[0013]第一數(shù)字舵機，用以驅(qū)動所述第一關(guān)節(jié)軸孔部相對所述第一關(guān)節(jié)軸部轉(zhuǎn)動；
[0014]第二數(shù)字舵機，用以驅(qū)動所述第二關(guān)節(jié)軸孔部相對所述第二關(guān)節(jié)軸部轉(zhuǎn)動；
[0015]第三數(shù)字舵機，用以驅(qū)動所述第三關(guān)節(jié)軸孔部相對所述第三關(guān)節(jié)軸部轉(zhuǎn)動；
[0016]控制器，用以傳輸控制信號給所述第一數(shù)字舵機、第二數(shù)字舵機和第三數(shù)字舵機，從而控制各數(shù)字舵機的驅(qū)動。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一數(shù)字舵機、第二數(shù)字舵機和第三數(shù)字舵機通過通信總線串接在一起;所述控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有各數(shù)字舵機的舵機標識，并在控制信號中攜帶所述舵機標識，通過通信總線傳輸控制信號給各數(shù)字舵機，各數(shù)字舵機根據(jù)控制信號中的舵機標識接收各自的控制信號。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一數(shù)字舵機設(shè)置在所述第一關(guān)節(jié)軸孔部內(nèi)，所述第二數(shù)字舵機設(shè)置在所述第二關(guān)節(jié)軸孔部內(nèi)，所述第三數(shù)字舵機設(shè)置在所述第三關(guān)節(jié)軸孔部內(nèi)。
[0019]采用上述技術(shù)方案后，本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:足腳具有三個骨架支部和足部，且?guī)渍咧g通過軸關(guān)節(jié)連接，相互之間可以相對轉(zhuǎn)動，從而可以實現(xiàn)足腳靈活伸展和縮回，足腳通過第一骨架支部連接到機器人主身骨上，機器人通過足腳便可靈活跨越障礙路段，并在足部的支撐下落地行走更為穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一實施例的機器人行走足腳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型一實施例的足部和第三骨架支部連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實用新型一實施例的機器人行走足腳的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖中標記說明:
[0024]1-第一骨架支部，11-連接部，12-第一關(guān)節(jié)軸孔部，2-第二骨架支部，21-第一關(guān)節(jié)軸部，22-第二關(guān)節(jié)軸部，3-第三骨架支部，31-第二關(guān)節(jié)軸孔部，32-第三關(guān)節(jié)軸部，4-足部，41-第三關(guān)節(jié)軸孔部，42-彎折部，5-墊圈，61-第一數(shù)字舵機，62-第二數(shù)字舵機，63-第三數(shù)字舵機，7-控制器。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
[0027]參看圖1，本實施例的機器人行走足腳，包括依次相連的第一骨架支部1、第二骨架支部2、第三骨架支部3和足部4。足腳的運動范圍和靈活度較大，移動自如，步態(tài)控制更加方便，足腳的長度適中，各活動連接部件的受力情況合適，對電機的負荷較小。
[0028]第一骨架支部I的第一端設(shè)置連接部11，用來連接機器人主身骨，第一骨架支部I的第二端上設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸孔12。第二骨架支部2的第一端設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸部21，第二骨架支部2的第二端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸部22，第一關(guān)節(jié)軸孔部12可轉(zhuǎn)動連接在第一關(guān)節(jié)軸部21上、從而第一骨架支部I相對第二骨架支部2可轉(zhuǎn)動。第三骨架支部3的第一端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸孔部31，第三骨架支部3的第二端設(shè)有第三關(guān)節(jié)軸部32，第二關(guān)節(jié)軸孔部31可轉(zhuǎn)動連接在第二關(guān)節(jié)軸部22上、從而第三骨架支部3相對第二骨架支部2可轉(zhuǎn)動。足部4的第一端設(shè)有第三關(guān)節(jié)軸孔部41，足部4的第二端用來落地行走，第三關(guān)節(jié)軸孔部41可轉(zhuǎn)動連接在第三關(guān)節(jié)軸部32上、從而足部4相對第三骨架支部3可轉(zhuǎn)動。
[0029]第二骨架支部2的兩端均設(shè)置為關(guān)節(jié)軸部，可以集中足腳的承受力，增強足腳的強度。
[0030]在一個實施例中，第一骨架支部I為第一U型塊，第一U型塊的開口端設(shè)有用于連接機器人主身骨的連接部11，第一 U型塊的封閉端(相對開口端的一端)設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸孔部12。第二骨架支部2由第二 U型塊和第三U型塊連接而成，第二 U型塊的開口端設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸部21，第二 U型塊的封閉端和第三U型塊的封閉端固定連接，第三U型塊的開口端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸部22。第三骨架支塊3為第四U型塊，第四U型塊的封閉端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸孔部31，第四U型塊的開口端設(shè)有第三關(guān)節(jié)軸部32。骨架支部全部設(shè)置為U型塊可以使得足腳更為輕便，可以骨架支部、足部之間的可承受力更大，從而能夠用于更大規(guī)模的機器人的足腳行走。
[0031]各關(guān)節(jié)軸孔部可以為一帶有軸孔的固定塊，如圖1所示，該固定塊呈長方體狀，在靠近關(guān)節(jié)軸部的位置開設(shè)有兩側(cè)貫通的軸孔。固定塊內(nèi)設(shè)有直流伺服電機，直流伺服電機用來驅(qū)動關(guān)節(jié)軸孔部和關(guān)節(jié)軸部的相對轉(zhuǎn)動，各關(guān)節(jié)軸部為固定連接在U型塊的開口端兩側(cè)上的固定軸，各固定軸穿設(shè)在相應(yīng)的固定塊的軸孔中，固定塊可在直流伺服電機的驅(qū)動下繞固定軸轉(zhuǎn)動。
[0032]固定塊與固定軸之間的運動最好僅限于相對轉(zhuǎn)動，固定塊無法在固定軸上滑動。為了減輕固定塊與U型塊的開口端兩側(cè)撞擊與摩擦，參看圖2，各固定塊的軸孔兩端上分別具有沿孔設(shè)置的墊圈5，起到減振、阻隔的作用。
[0033]優(yōu)選的，足部4為L型塊，其中，L型塊的豎部的上半部朝其橫部一側(cè)彎折一定角度，橫部上設(shè)置第三關(guān)節(jié)軸孔部，豎部用來落地支撐、行走，在行走過程中足腳的骨架會彎曲，足部的豎部彎曲可以使得重心與落地支撐點盡可能地在同一條豎直線上，從而可以保持機器人行走過程的穩(wěn)定性。在足腳安裝時，足部的彎折部42朝向機器人主身骨，從而可以使得各足腳呈靠攏趨勢，進一步保持機器人的穩(wěn)定性。
[0034]較佳的，第一骨架支部I和第一關(guān)節(jié)軸孔部12—體成型，第三骨架支部3和第二關(guān)節(jié)軸孔部31—體成型，足部4和第三關(guān)節(jié)軸孔部41 一體成型。足腳的各部件的制材例如可以是金屬材料或者塑料等。第二關(guān)節(jié)軸部22和第三關(guān)節(jié)軸部32異面垂直，從而可以實現(xiàn)足腳在三維空間的運動，增加運動靈活度。
[0035]第一關(guān)節(jié)軸部21和第二關(guān)節(jié)軸部22可拆卸連接在第二骨架支部2上，第三關(guān)節(jié)軸部32可拆卸連接在第三骨架支部3上。從而可以便于各骨架支部、足部的組裝。
[0036]參看圖3，本實施例的機器人行走足腳的控制系統(tǒng)，包括:第一數(shù)字舵機61，第二數(shù)字舵機62，第三數(shù)字舵機63和控制器7。
[0037]控制器7傳輸控制信號給第一數(shù)字舵機61、第二數(shù)字舵機62和第三數(shù)字舵機63，從而控制各數(shù)字舵機的驅(qū)動，控制信號可以由人工輸入生成，也可以響應(yīng)于其他信號而生成。第一數(shù)字舵機61根據(jù)控制信號而驅(qū)動第一關(guān)節(jié)軸孔部12相對第一關(guān)節(jié)軸部21轉(zhuǎn)動。第二數(shù)字舵機62根據(jù)控制信號而驅(qū)動第二關(guān)節(jié)軸孔部31相對第二關(guān)節(jié)軸部22轉(zhuǎn)動;第三數(shù)字舵機63根據(jù)控制信號而驅(qū)動第三關(guān)節(jié)軸孔部41相對第三關(guān)節(jié)軸部32轉(zhuǎn)動。
[0038]在一個實施例中，第一數(shù)字舵機61、第二數(shù)字舵機62和第三數(shù)字舵機63通過通信總線串接在一起;控制器7內(nèi)預(yù)設(shè)有各數(shù)字舵機的舵機標識，并在控制信號中攜帶舵機標識，通過通信總線傳輸控制信號給各數(shù)字舵機，各數(shù)字舵機根據(jù)控制信號中的舵機標識接收各自的控制信號，控制方式更簡單。
[0039]可選的，第一數(shù)字舵機61設(shè)置在第一關(guān)節(jié)軸孔部12內(nèi)，第二數(shù)字舵機62設(shè)置在第二關(guān)節(jié)軸孔部31內(nèi)，第三數(shù)字舵機63設(shè)置在第三關(guān)節(jié)軸孔部41內(nèi)，從而保護數(shù)字舵機不受外界環(huán)境影響，具體是在固定塊內(nèi)部，當然不影響軸孔與軸之間的連接。
[0040]本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應(yīng)當以本實用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種機器人行走足腳，其特征在于，包括:第一骨架支部、第二骨架支部、第三骨架支部和足部;所述第一骨架支部的第一端用來連接機器人主身骨，第二端上設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸孔部;所述第二骨架支部的第一端設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸部，第二端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸部，所述第一關(guān)節(jié)軸孔部可轉(zhuǎn)動連接在所述第一關(guān)節(jié)軸部上、從而所述第一骨架支部相對所述第二骨架支部可轉(zhuǎn)動;所述第三骨架支部的第一端設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸孔部，第二端設(shè)有第三關(guān)節(jié)軸部，所述第二關(guān)節(jié)軸孔部可轉(zhuǎn)動連接在所述第二關(guān)節(jié)軸部上、從而所述第三骨架支部相對所述第二骨架支部可轉(zhuǎn)動;所述足部的第一端設(shè)有第三關(guān)節(jié)軸孔部，第二端用來落地行走，所述第三關(guān)節(jié)軸孔部可轉(zhuǎn)動連接在所述第三關(guān)節(jié)軸部上、從而所述足部相對所述第三骨架支部可轉(zhuǎn)動。2.如權(quán)利要求1所述的機器人行走足腳，其特征在于，所述第一骨架支部為第一U型塊，第一 U型塊的開口端設(shè)有用于連接機器人主身骨的連接部，第一 U型塊的封閉端設(shè)有所述第一關(guān)節(jié)軸孔部;所述的第二骨架支部由第二 U型塊和第三U型塊連接而成，所述第二 U型塊的開口端設(shè)有所述第一關(guān)節(jié)軸部，所述第二 U型塊的封閉端和所述第三U型塊的封閉端固定連接，所述第三U型塊的開口端設(shè)有所述第二關(guān)節(jié)軸部;所述第三骨架支塊為第四U型塊，所述第四U型塊的封閉端設(shè)有所述第二關(guān)節(jié)軸孔部，所述第四U型塊的開口端設(shè)有所述第三關(guān)節(jié)軸部。3.如權(quán)利要求2所述的機器人行走足腳，其特征在于，各關(guān)節(jié)軸孔部為一帶有軸孔的固定塊，所述固定塊內(nèi)設(shè)有直流伺服電機，各關(guān)節(jié)軸部為固定連接在U型塊的開口端兩側(cè)上的固定軸，各固定軸穿設(shè)在相應(yīng)的固定塊的軸孔中。4.如權(quán)利要求3所述的機器人行走足腳，其特征在于，固定塊的軸孔兩端上分別具有沿孔設(shè)置的墊圈。5.如權(quán)利要求1所述的機器人行走足腳，其特征在于，所述足部為L型塊，其中，L型塊的豎部的上半部朝其橫部一側(cè)彎折一定角度。6.如權(quán)利要求1所述的機器人行走足腳，其特征在于，所述第一骨架支部和第一關(guān)節(jié)軸孔部一體成型，所述第三骨架支部和第二關(guān)節(jié)軸孔部一體成型，所述足部和第三關(guān)節(jié)軸孔部一體成型;所述第二關(guān)節(jié)軸部和所述第三關(guān)節(jié)軸部異面垂直。7.如權(quán)利要求6所述的機器人行走足腳，其特征在于，第一關(guān)節(jié)軸部和第二關(guān)節(jié)軸部可拆卸連接在所述第二骨架支部上，所述第三關(guān)節(jié)軸部可拆卸連接在所述第三骨架支部上。8.—種如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的機器人行走足腳的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一數(shù)字舵機，用以驅(qū)動所述第一關(guān)節(jié)軸孔部相對所述第一關(guān)節(jié)軸部轉(zhuǎn)動； 第二數(shù)字舵機，用以驅(qū)動所述第二關(guān)節(jié)軸孔部相對所述第二關(guān)節(jié)軸部轉(zhuǎn)動； 第三數(shù)字舵機，用以驅(qū)動所述第三關(guān)節(jié)軸孔部相對所述第三關(guān)節(jié)軸部轉(zhuǎn)動； 控制器，用以傳輸控制信號給所述第一數(shù)字舵機、第二數(shù)字舵機和第三數(shù)字舵機，從而控制各數(shù)字舵機的驅(qū)動。9.如權(quán)利要求8所述的機器人行走足腳的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一數(shù)字舵機、第二數(shù)字舵機和第三數(shù)字舵機通過通信總線串接在一起;所述控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有各數(shù)字舵機的舵機標識，并在控制信號中攜帶所述舵機標識，通過通信總線傳輸控制信號給各數(shù)字舵機，各數(shù)字舵機根據(jù)控制信號中的舵機標識接收各自的控制信號。10.如權(quán)利要求9所述的機器人行走足腳的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一數(shù)字舵機設(shè)置在所述第一關(guān)節(jié)軸孔部內(nèi)，所述第二數(shù)字舵機設(shè)置在所述第二關(guān)節(jié)軸孔部內(nèi)，所述第三數(shù)字舵機設(shè)置在所述第三關(guān)節(jié)軸孔部內(nèi)。
【文檔編號】B25J9/18GK205614683SQ201620417462
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】錢昕
【申請人】蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院