專利名稱：一種雙腿行走機(jī)構(gòu)的制作方法
一種雙腿行走機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙腿行走機(jī)構(gòu)。背景技術(shù)：
1959年，世界上誕生了第一臺工業(yè)機(jī)器人，開創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展，仿人型機(jī)器人的研究與應(yīng)用迅猛發(fā)展。世界著名機(jī)器人專家、日本早稻田大學(xué) 的加藤一郎教授說過“機(jī)器人應(yīng)當(dāng)具有的最大特征之一是步行功能”。其中雙足行走是步 行方式中自動(dòng)化程度最高、最為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。偉大的發(fā)明家愛迪生也曾說過這樣一句 話“上帝創(chuàng)造人類，兩條腿是最美妙的杰作”。雙足步行系統(tǒng)具有非常豐富的動(dòng)力學(xué)特性， 對步行的環(huán)境要求很低，既能在平地上行走，也能在非結(jié)構(gòu)性的復(fù)雜地面上行走，對環(huán)境有 很好的適應(yīng)性。步行功能的具備為擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域開辟了無限廣闊的前景。研究雙足步行機(jī)器人的原因和目的，主要有以下幾個(gè)方面希望研制出雙足步行 機(jī)構(gòu)，使它們能在許多結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)環(huán)境中行走，以代替人進(jìn)行作業(yè)或延伸和擴(kuò)大人類的 活動(dòng)領(lǐng)域；希望更多得了解和掌握人類得步行特性，并利用這些特性為人類服務(wù)，例如人 造假肢。雙足步行系統(tǒng)具有豐富的動(dòng)力學(xué)特性，在這方面的研究可以拓寬力學(xué)及機(jī)器人的 研究方向；雙足步行機(jī)器人可以作為一種智能機(jī)器人在人工智能中發(fā)揮重要的作用。目前除了類人型雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)外，一直沒有其它的行走效果顯著的雙腿行 走機(jī)構(gòu)問世。現(xiàn)有的技術(shù)中，類人型雙足行走機(jī)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)行走、轉(zhuǎn)彎、下蹲\站起、跑動(dòng)、跳 躍等動(dòng)作，就需增加相應(yīng)的關(guān)節(jié)自由度，也就意味著使用更多的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這一方面增加了 機(jī)構(gòu)腿部的負(fù)載，使得其運(yùn)動(dòng)慣性加大，降低了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的靈活性，另一方面，使得機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)及控制成本都大幅增加。因此，如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、滿足運(yùn)動(dòng)需要的行走 機(jī)構(gòu)對于機(jī)構(gòu)研究人員來說，是一項(xiàng)急需解決的工作。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、能實(shí)現(xiàn)下蹲、站起、行走、轉(zhuǎn)彎、跑 動(dòng)及跳躍運(yùn)動(dòng)的雙腿行走機(jī)構(gòu)。本發(fā)明應(yīng)用于雙腿行走機(jī)構(gòu)，它包括平臺(1)、電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)、轉(zhuǎn)動(dòng)副一 (4)、轉(zhuǎn)臺一 (5)、轉(zhuǎn)臺二(18)、腿一 (I)和腿二 (II)；腿一 (I)和腿二 (II)具有相同的結(jié) 構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式，腿一(I)由電機(jī)三(6)、主動(dòng)臂一(7)、輔助臂一(8)、鉸鏈一(9)、 從動(dòng)臂一(10)、輔助臂二(11)、腳(12)、輔助臂三(13)、從動(dòng)臂二(14)、鉸鏈二(15)、主動(dòng) 臂二(16)、電機(jī)四(17)組成。其中電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)分別控制腿二(II)和腿一⑴ 的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)；對于腿一(I)，通過控制電機(jī)三(6)、電機(jī)四(17)分別 帶動(dòng)主動(dòng)臂一(7)、主動(dòng)臂二(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)腳(12)的抬起及落地運(yùn)動(dòng)，腿二(II)的 控制實(shí)現(xiàn)方法與腿一(I)相同。通過協(xié)調(diào)控制腿一(I)和腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)，可實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的下蹲、站起、行走、轉(zhuǎn)彎、跑動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。所說的腿一(I)和腿二(II)具有相同的結(jié)構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式，此種運(yùn)動(dòng)鏈形式結(jié)構(gòu)簡單，為所述的電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)、電機(jī)三(6)和電機(jī)四(17)均安裝于平臺 (1)上，所述的所有桿件之間的鉸鏈均為轉(zhuǎn)動(dòng)副；大大減少了雙腿在行走過程中的運(yùn)動(dòng)慣 性，提高了機(jī)構(gòu)行走的靈活性。本發(fā)明的有益效果是1、該機(jī)構(gòu)不僅有很好的行走、轉(zhuǎn)彎能力，而且還能實(shí)現(xiàn)跑動(dòng)、跳躍運(yùn)動(dòng)，并且機(jī)構(gòu) 簡單、運(yùn)動(dòng)靈活、易于控制。2、閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式的腿結(jié)構(gòu)，具有承載力大、剛性好等特點(diǎn)。3、以盡可能少的自由度配置，實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。4、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能廣泛應(yīng)用于不同場合的行走機(jī)構(gòu)。

圖1本發(fā)明的雙腿行走機(jī)構(gòu)的軸側(cè)視圖。圖2本發(fā)明的雙腿行走機(jī)構(gòu)的左視圖。圖3本發(fā)明的雙腿行走機(jī)構(gòu)的主視圖。以下結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種雙腿行走機(jī)構(gòu)，它包括平臺(1)、電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)、轉(zhuǎn)動(dòng)副一 、轉(zhuǎn)臺 一(5)、轉(zhuǎn)臺二(18)、腿一⑴和腿二(II)；其特征在于腿一⑴和腿二(II)具有相同的結(jié) 構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式，腿一(I)由電機(jī)三(6)、主動(dòng)臂一(7)、輔助臂一(8)、鉸鏈一(9)、 從動(dòng)臂一(10)、輔助臂二(11)、腳(12)、輔助臂三(13)、從動(dòng)臂二(14)、鉸鏈二(15)、主動(dòng) 臂二(16)、電機(jī)四(17)組成。其中電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)分別控制腿二(II)和腿一⑴ 的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)；對于腿一(I)，通過控制電機(jī)三(6)、電機(jī)四(17)分別 帶動(dòng)主動(dòng)臂一(7)、主動(dòng)臂二(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)腳(12)的抬起及落地運(yùn)動(dòng)，腿二(II)的 控制實(shí)現(xiàn)與腿一(I)相似。通過協(xié)調(diào)控制腿一(I)和腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)一 O)、 電機(jī)二(3)，可實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的下蹲、站起、行走、轉(zhuǎn)彎、跑動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。所說的腿一(I)和腿二(II)具有相同的結(jié)構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式，此種運(yùn)動(dòng)鏈 形式結(jié)構(gòu)簡單，可將驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝于平臺(1)上，大大減少了腿在行走過程中的運(yùn)動(dòng)慣性， 提高了機(jī)構(gòu)行走的靈活性。本發(fā)明的雙腿行走機(jī)構(gòu)一共有6個(gè)自由度，由6個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，且所有電機(jī)均置 于平臺(1)上，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)構(gòu)的下蹲、站起、行走、轉(zhuǎn)彎、跑動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員 在此發(fā)明的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的各種變化及變形，亦應(yīng)屬于本發(fā)明范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種雙腿行走機(jī)構(gòu)，它包括平臺(1)、電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)、轉(zhuǎn)動(dòng)副一 G)、轉(zhuǎn)臺一 (5)、轉(zhuǎn)臺二(18)、腿一⑴和腿二(II)；其特征在于，腿一⑴和腿二(II)具有相同的結(jié) 構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式，腿一(I)由電機(jī)三(6)、主動(dòng)臂一(7)、輔助臂一(8)、鉸鏈一(9)、 從動(dòng)臂一(10)、輔助臂二(11)、腳(12)、輔助臂三(13)、從動(dòng)臂二(14)、鉸鏈二(15)、主動(dòng) 臂二(16)、電機(jī)四(17)組成；其中電機(jī)一 O)、電機(jī)二(3)分別控制腿二(II)和腿一⑴ 的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)；對于腿一(I)，通過控制電機(jī)三(6)、電機(jī)四(17)分別 帶動(dòng)主動(dòng)臂一(7)、主動(dòng)臂二(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)腳(12)的抬起及落地運(yùn)動(dòng)，腿二(II)的 控制實(shí)現(xiàn)方法與腿一(I)相同；通過協(xié)調(diào)控制腿一(I)和腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)一 (2)、電機(jī)二 C3)，實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的下蹲、站起、行走、轉(zhuǎn)彎、跑動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙腿行走機(jī)構(gòu)，其特征為所述的電機(jī)一O)、電機(jī)二(3)、電 機(jī)三(6)和電機(jī)四(17)均安裝于平臺⑴上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種雙腿行走機(jī)構(gòu)，其特征為所述的所有桿件之間的鉸鏈均為 轉(zhuǎn)動(dòng)副。
全文摘要
本發(fā)明公布一種雙腿行走機(jī)構(gòu)，涉及機(jī)器人技術(shù)、醫(yī)療康復(fù)輔助器械等技術(shù)領(lǐng)域。它由平臺和兩條腿組成；所說的兩條腿具有相同的閉環(huán)形式運(yùn)動(dòng)鏈；每一條腿有兩個(gè)自由度；通過控制相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)腳的抬起和落下運(yùn)動(dòng)，通過協(xié)調(diào)兩腿的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的站起、下蹲、俯仰以及行走、跑動(dòng)、轉(zhuǎn)彎、跳躍運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果是該機(jī)構(gòu)不僅有很好的行走、轉(zhuǎn)彎能力，而且還能實(shí)現(xiàn)跑動(dòng)、跳躍運(yùn)動(dòng)，并且機(jī)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)靈活、易于控制，可應(yīng)于移動(dòng)機(jī)器人的行走以及相關(guān)的娛樂裝置。
文檔編號B62D57/032GK102092429SQ20111007188
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者李彬, 趙新華 申請人:天津理工大學(xué)