一種八足步行機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】實(shí)用新型一種八足步行機(jī)器人由機(jī)架，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、縮放機(jī)構(gòu)所組成，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)出運(yùn)動(dòng)所需的步行軌跡曲線，再通過(guò)與縮放機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成組合機(jī)構(gòu)將步行軌跡放大輸出到機(jī)架以下，所述的八足步行機(jī)器人在行走過(guò)程中四足同時(shí)著地，對(duì)足交替著地從而實(shí)現(xiàn)步行動(dòng)作。本實(shí)用新型在步行過(guò)程中具有跨步距離和抬腿高度大的特點(diǎn)，可適應(yīng)較復(fù)雜路況，八只足的設(shè)計(jì)使行走過(guò)程中更加平穩(wěn)可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種八足步行機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型所屬機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種八足步行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的機(jī)器人在地面上運(yùn)動(dòng)的行式有輪式運(yùn)動(dòng)、履帶式運(yùn)動(dòng)、仿生步行運(yùn)動(dòng)，它們都有各自的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于仿生步行運(yùn)動(dòng)能夠在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)環(huán)境中穩(wěn)定的行走，可以代替人完成許多危險(xiǎn)的作業(yè)，在軍事，月球表面探測(cè)，消防營(yíng)救等行業(yè)有潛在的應(yīng)用前景。長(zhǎng)期以來(lái)，步行機(jī)器人技術(shù)一直是國(guó)內(nèi)外機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】研究的熱點(diǎn)之一。
[0003]如中國(guó)專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枮?01310166222.6)—種走行裝置，它由支架、6條機(jī)械腿、傳動(dòng)裝置一和動(dòng)力裝置組成；機(jī)械腿、傳動(dòng)裝置一和動(dòng)力裝置都設(shè)置于支架上；所述機(jī)械腿由H0ECKEN機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和行走臂組成，支架兩側(cè)各設(shè)置有3套H0ECKEN機(jī)構(gòu)，6套H0ECKEN機(jī)構(gòu)同向設(shè)置；H0ECKEN機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸入端與傳動(dòng)裝置一連接，H0ECKEN機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出端與行走臂連接；調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于H0ECKEN機(jī)構(gòu)和行走臂之間，調(diào)整機(jī)構(gòu)用于對(duì)行走臂的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以保證行走臂始終保持平動(dòng)；傳動(dòng)裝置一受動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)。該發(fā)明一種行走裝置雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但也有不足之處，如一個(gè)周期內(nèi)行走臂的跨步距離小，抬腿高度小，這直接影響到對(duì)地面的適應(yīng)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出解決的方法，其技術(shù)方案是:一種八足步行機(jī)器人左右兩側(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)分布，分別為四足，單側(cè)對(duì)足同步運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致；機(jī)器人整體在行走過(guò)程中四足同時(shí)著地，對(duì)足交替著地從而實(shí)現(xiàn)步行動(dòng)作。取單側(cè)為研究對(duì)象，單側(cè)有四組組合機(jī)構(gòu)，組合機(jī)構(gòu)由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與縮放機(jī)構(gòu)串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)步行軌跡的放大并將軌跡平移到機(jī)架以下。單側(cè)四組組合機(jī)構(gòu)中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄由曲軸充當(dāng)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的連桿一端與曲軸上的連桿頸活動(dòng)鉸接，主動(dòng)曲軸和從動(dòng)曲軸上都是雙拐曲軸，且兩個(gè)曲拐夾角為180度對(duì)稱(chēng)分布在曲軸上，從而由主動(dòng)曲軸和從動(dòng)曲軸驅(qū)動(dòng)四組組合機(jī)構(gòu)。前兩組由主動(dòng)曲軸驅(qū)動(dòng)和后兩組從動(dòng)曲軸驅(qū)動(dòng),主動(dòng)曲軸與從動(dòng)曲軸上裝有鏈輪通過(guò)鏈條同步傳動(dòng)，且主動(dòng)曲軸和從動(dòng)曲軸在安裝同步鏈條時(shí)要保證兩曲軸上的曲拐同相位，即主動(dòng)曲軸上的兩個(gè)曲拐與從動(dòng)軸上的對(duì)應(yīng)的兩個(gè)曲拐平行或重合，從而可以實(shí)現(xiàn)單側(cè)的四足中對(duì)足同步運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致。
[0005]由于主動(dòng)曲軸與從動(dòng)曲軸間通過(guò)鏈條同步傳動(dòng),則單側(cè)只有一個(gè)主動(dòng)曲軸作為輸入軸即八足步行機(jī)器人兩側(cè)各有一個(gè)輸入軸。當(dāng)兩側(cè)輸入軸轉(zhuǎn)速同向不等時(shí)(則左右兩側(cè)的觸地速度不等)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的左右轉(zhuǎn)彎；當(dāng)兩側(cè)輸入軸轉(zhuǎn)速反向時(shí)(則左右兩側(cè)的觸地速度反向)，實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。兩側(cè)輸入軸的動(dòng)力輸入，可以選擇機(jī)械傳動(dòng)也可以液壓傳動(dòng)來(lái)完成。組合機(jī)構(gòu)由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與縮放機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成，其中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)出所需的步行軌跡(連桿曲線)，所需的步行軌跡(連桿曲線)應(yīng)滿足:步行軌跡需要滿足水平近似勻速直線運(yùn)動(dòng)和抬腿的弧線運(yùn)動(dòng)的連桿曲線。H0ECKEN機(jī)構(gòu)是可以產(chǎn)生該連桿曲線的一種曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖12所示，由于步行軌跡曲線位于機(jī)架以上，我們選用縮放機(jī)構(gòu)將軌跡向下放大，同時(shí)將運(yùn)動(dòng)軌跡傳遞到機(jī)架以下，這樣以來(lái)就放大了步行機(jī)器人的跨步距離和抬腿高度。如圖11所示為一個(gè)組合機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，圖中Al處都為轉(zhuǎn)動(dòng)副，桿3、4、5和機(jī)架構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；桿6、7、8、9構(gòu)成縮放機(jī)構(gòu)，在縮放機(jī)構(gòu)中EFHI構(gòu)成平行四邊形，G、E、g三點(diǎn)共線。
[0006]由于該組合機(jī)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)固定的跨步軌跡(水平直線運(yùn)功)，所以步行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成多冗余度即縮放機(jī)構(gòu)的上搖桿一端活動(dòng)鉸接在上機(jī)架上，上機(jī)架通過(guò)減震彈簧與底座機(jī)架相連，八足步行機(jī)器人在行走的過(guò)程中，當(dāng)?shù)孛娌黄綍r(shí)上機(jī)架可以在一定的角度內(nèi)擺動(dòng)具有減震的功能，從而提聞越障能力。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:上機(jī)架通過(guò)減震彈簧與底座機(jī)架相連起減震的功能，從而提高越障能力。適應(yīng)較復(fù)雜路況，這對(duì)于減小路面不平對(duì)機(jī)架的振動(dòng)很有利的。通過(guò)縮放機(jī)構(gòu)將步行軌跡曲線放大使跨步距離變大，抬腿高度增加；巧妙地使用曲軸實(shí)現(xiàn)了單側(cè)對(duì)足同步運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致，機(jī)器人整體四足同時(shí)著地，對(duì)足交替著地從而實(shí)現(xiàn)步行動(dòng)作，使八足步行機(jī)器人行走過(guò)程中更加平穩(wěn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明:
[0009]圖1是本實(shí)用新型一種八足步行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是圖1中I處的局部放大視圖的示意圖。
[0011]圖3是本實(shí)用新型一種八足步行機(jī)器人的主視圖的示意圖。
[0012]圖4是圖3中II處的局部放大視圖的示意圖。
[0013]圖5是本實(shí)用新型一種八足步行機(jī)器人的左視圖的示意圖。
[0014]圖6是本實(shí)用新型一種八足步行機(jī)器人的俯視圖的示意圖。
[0015]圖7是圖6中A-A剖視圖的示意圖。
[0016]圖8是圖7中III處的局部放大視圖的示意圖。
[0017]圖9是本實(shí)用新型的主動(dòng)曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖10是本實(shí)用新型的上機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖11是本實(shí)用新型的一個(gè)組合機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的示意圖。
[0020]圖12是本實(shí)用新型的一個(gè)組合機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。
[0021]圖中1.底座機(jī)架，2.上機(jī)架，3.主動(dòng)曲軸，4.連桿，5.搖桿，6.上搖桿，7.支腿桿，8.上縮放桿，9.下縮放桿，10.曲軸外支座，11.搖桿支座，12.銷(xiāo)釘，13.銷(xiāo)釘，14.銷(xiāo)釘，15.減震彈簧，16.彈簧上支座，17.彈簧下支座，18.支座，19.鏈條，20.從動(dòng)曲軸，21.曲軸中間支座，22.曲軸內(nèi)支座，23.從動(dòng)鏈輪，24.主動(dòng)鏈輪，25.連桿頸一，26.連桿頸二，27.圓柱孔一，28.圓柱孔二，29.圓柱孔三。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在圖1、圖5、圖6、圖7中，八足步行機(jī)器人左右兩側(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)；單側(cè)有四組組合機(jī)構(gòu)前后對(duì)稱(chēng)布置。
[0023]在圖2中，主動(dòng)曲軸3安裝到底座機(jī)架I上的曲軸外支座10中，搖桿5的一端通過(guò)銷(xiāo)釘12活動(dòng)鉸接在搖桿支座11上，搖桿5的另一端通過(guò)銷(xiāo)釘14活動(dòng)鉸接在連桿4的中部。連桿4的一端與主動(dòng)曲軸3的連桿頸二 26活動(dòng)鉸接，另一端與上縮放桿8，下縮放桿9的一端通過(guò)銷(xiāo)釘13構(gòu)成活動(dòng)的復(fù)合鉸鏈。在圖3中上縮放桿8的另一端與上搖桿6的中部某一位置活動(dòng)鉸接，下縮放桿9的另一端與支腿桿7的中部某一位置活動(dòng)鉸接。上搖桿6的一端與上機(jī)架2的三角形底邊的端點(diǎn)圓柱孔二 28活動(dòng)鉸接，另一端與支腿桿7的一端活動(dòng)鉸接。如圖10所示，上機(jī)架2正面上的三個(gè)圓柱孔27、28、29位于等腰三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，側(cè)面上開(kāi)有用于安裝彈簧上支座16對(duì)應(yīng)的孔，兩孔位于側(cè)面的中間對(duì)稱(chēng)位置處。
[0024]在圖3中主動(dòng)曲軸3上的曲拐與從動(dòng)曲軸20上對(duì)應(yīng)的曲拐同相位，此時(shí)刻兩曲軸的曲拐平行。在圖4中上機(jī)架2上的圓柱孔三29活動(dòng)鉸接在底座機(jī)架I的支座18上，上機(jī)架2與底座機(jī)架I通過(guò)兩對(duì)稱(chēng)的減震彈簧15支撐，減震彈簧15的一端與固定在上機(jī)架2上的彈簧上支座16活動(dòng)鉸接，另一端與固定在底座支架I上的彈簧下支座17活動(dòng)鉸接。在圖5中主動(dòng)曲軸3的主軸頸是通過(guò)曲軸外支座10、曲軸中間支座21、曲軸內(nèi)支座22實(shí)現(xiàn)徑向支撐固定，其中曲軸中間支座21為上下剖分式的支座。在圖8中主動(dòng)曲軸3通過(guò)鍵與主動(dòng)鏈輪24形成固定連接，從動(dòng)曲軸20通過(guò)鍵與主動(dòng)鏈輪23形成固定連接；主動(dòng)鏈輪24與主動(dòng)鏈輪23通過(guò)鏈條19實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)鏈輪24與主動(dòng)鏈輪23的大小相同。在圖9中主動(dòng)曲軸上有兩個(gè)相同的曲拐且兩個(gè)曲拐夾角為180度對(duì)稱(chēng)分布在曲軸上，兩曲柄上都加有平衡塊，主動(dòng)曲軸3和從動(dòng)曲軸20都做過(guò)動(dòng)平衡設(shè)計(jì)。
[0025]在圖12中，先由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生連桿曲線軌跡，再由縮放機(jī)構(gòu)將連桿曲線軌跡放大并平移到底座機(jī)架以下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種八足步行機(jī)器人由機(jī)架、八組曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和八組縮放機(jī)構(gòu)所組成，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)出運(yùn)動(dòng)所需的步行軌跡曲線，再通過(guò)與縮放機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成組合機(jī)構(gòu)將步行軌跡放大輸出，其特征是:所述的八足步行機(jī)器人左右兩側(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)分布，分別為四足，單側(cè)對(duì)足同步運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致；機(jī)器人整體在行走過(guò)程中四足同時(shí)著地，對(duì)足交替著地從而實(shí)現(xiàn)步行動(dòng)作，單側(cè)四組組合機(jī)構(gòu)中前兩組由主動(dòng)曲軸驅(qū)動(dòng)，后兩組從動(dòng)曲軸驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)曲軸與從動(dòng)曲軸間通過(guò)鏈條同步傳動(dòng)；所述的縮放機(jī)構(gòu)中的上搖桿(6) —端與上機(jī)架(2)上的圓柱孔二(28)活動(dòng)鉸接，上機(jī)架(2)上的圓柱孔三(29)活動(dòng)鉸接在底座機(jī)架(I)的支座(18)上，上機(jī)架(2)與底座機(jī)架(I)通過(guò)兩對(duì)稱(chēng)的減震彈簧(15)支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種八足步行機(jī)器人，其特征是:主動(dòng)曲軸(3)和從動(dòng)曲軸(20)上都有雙拐曲軸，且兩個(gè)曲拐夾角為180度對(duì)稱(chēng)分布在曲軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種八足步行機(jī)器人，其特征是:主動(dòng)曲軸(3)和從動(dòng)曲軸(20)在通過(guò)同步鏈條(19)傳動(dòng)時(shí)要保證兩曲軸上的曲拐同相位，以保證單側(cè)的四足中對(duì)足同步運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致。
【文檔編號(hào)】B62D57/032GK203528632SQ201320700216
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】李輝, 王曉進(jìn) 申請(qǐng)人:李輝