一種仿生多足行走機(jī)器人及其機(jī)器人腿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種仿生多足行走機(jī)器人及其機(jī)器人腿，屬于腿式機(jī)器人領(lǐng)域。為解決目前腿式機(jī)器人結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜的問題，所述機(jī)器人利用單電機(jī)驅(qū)動控制同側(cè)多對腿的特點(diǎn)使該機(jī)器人結(jié)構(gòu)和控制簡單且行走穩(wěn)定。機(jī)器人包括行走裝置和設(shè)置于所述行走裝置上方的機(jī)器人主體，行走裝置分為左右對設(shè)的行走單元，每個行走單元集合包括多組并排設(shè)置的成對的機(jī)器人腿，并且在機(jī)器人的行走裝置與主體上方安裝減震裝置。應(yīng)用在探測、偵察以及危險作業(yè)環(huán)境作業(yè)，適用于各種復(fù)雜地形運(yùn)送物資等。
【專利說明】一種仿生多足行走機(jī)器人及其機(jī)器人腿

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)，涉及一種仿生多足機(jī)器人及其機(jī)器人腿，可以實(shí)現(xiàn)單電機(jī)驅(qū)動多條腿的運(yùn)動模式，具有運(yùn)動靈活、體積輕巧、適應(yīng)地面能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于各種復(fù)雜地形運(yùn)送物資等。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在移動機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)中，普遍了采用輪式、履帶式和足式機(jī)構(gòu)，與輪式機(jī)器人或履帶式機(jī)器人相比，腿式機(jī)器人具有較高的機(jī)動性，可以在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點(diǎn)，對崎嶇路面也具有很好的適應(yīng)能力。
[0003]以探測、偵察以及危險作業(yè)環(huán)境作業(yè)為應(yīng)用背景，要求腿式機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)小，重量輕，能耗低的特點(diǎn)。目前腿式機(jī)器人大多采用的方案是每條腿上設(shè)置有多個關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)由一個電機(jī)控制，這樣不僅使機(jī)器人結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，同時也增加了控制的復(fù)雜性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出第一項內(nèi)容為一種機(jī)器人腿，所述機(jī)器人腿包括:
[0005]傳動盤，所述傳動盤為板狀，中心設(shè)有驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的傳動連接孔，可通過插入傳動銷軸驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，以所述傳動盤中心為圓心的圓上均布有第一傳動盤鉸孔、第二傳動盤鉸孔和第三傳動盤鉸孔；所述與傳動盤中心連接的傳動銷軸與電機(jī)軸連接，能夠?qū)崿F(xiàn)單電機(jī)驅(qū)動同側(cè)多條腿。
[0006]十字板，所述十字板為十字形板狀，其中心設(shè)有通孔，其四個角狀突起上分別設(shè)有將其固定不動的固定孔，分別為第一固定孔、第二固定孔、第三固定孔、第四固定孔，其中所述第一固定孔與所述第三固定孔為相對設(shè)置的。
[0007]連接板，所述連接板上設(shè)有成三角形分布的第一連接板鉸孔、第二連接板鉸孔和第三連接板鉸孔。
[0008]足板，所述足板上設(shè)有第一足板鉸孔和第二足板鉸孔。
[0009]傳動桿，所述傳動桿的兩端設(shè)有鉸孔。
[0010]所述傳動盤與所述十字板同心布置；所述十字板上的第一固定孔與所述連接板上的第一連接板鉸孔鉸接，所述連接板的第二連接板鉸孔與所述傳動盤上的第一傳動盤鉸孔通過一個所述傳動桿的兩端鉸接，所述連接板的第一連接板鉸孔與所述足板的第一足板鉸孔通過第二個所述傳動桿的兩端鉸接，所述連接板的第三連接板鉸孔與所述足板的第二足板鉸孔通過第三個所述傳動桿的兩端鉸接，所述足板的第二足板鉸孔與所述傳動盤的第一傳動盤鉸孔通過第四個所述傳動桿的兩端鉸接。
[0011]所述十字板上的第三固定孔與第二個所述連接板上的第一連接板鉸孔鉸接，第二個所述連接板的第二連接板鉸孔與所述傳動盤上的第一傳動盤鉸孔通過第五個所述傳動桿的兩端鉸接，第二個所述連接板的第一連接板鉸孔與第二個所述足板的第一足板鉸孔通過第六個所述傳動桿的兩端鉸接，第二個所述連接板的第三連接板鉸孔與所述足板的第二足板鉸孔通過第七個所述傳動桿的兩端鉸接，第二個所述足板的第二足板鉸孔與所述傳動盤的第一傳動盤鉸孔通過第八個所述傳動桿的兩端鉸接。
[0012]所述的機(jī)器人腿的特征為所述連接板包括大小形狀相同、相互重合疊放的上層板和下層板，所述上層板和所述下層板之間保持一定距離固定；所述足板包括大小形狀相同、相互重合疊放的上層足板和下層足板，所述上層足板和所述下層足板之間保持一定距離固定。所述機(jī)器人腿的第一連接板鉸孔、第二連接板鉸孔和第三連接板鉸孔內(nèi)分別設(shè)置有銷軸，所述傳動桿和所述十字板通過所述銷軸與所述連接板鉸接；所述第一足板鉸孔、第二足板鉸孔內(nèi)分別設(shè)置有足板銷軸，所述傳動桿與所述足板通過所述足板銷軸鉸接。
[0013]本發(fā)明提出的第二項內(nèi)容為一種仿生多足行走機(jī)器人，包括行走裝置和設(shè)置于所述行走裝置上方的機(jī)器人主體，所述行走裝置分為左右對設(shè)的第一行走單元集合和第二行走單元集合，所述第一行走單元集合和所述第二行走單元集合分別包括多組并排設(shè)置的成對的機(jī)器人腿，其特征在于，所述第一行走單元集合和所述第二行走單元集合通過兩根支撐軸分別穿過所述十字板的第二傳動孔和第四傳動孔連接在一起，所述機(jī)器人腿為
【發(fā)明內(nèi)容】
第一項中所述的機(jī)器人腿。
[0014]所述第一行走單元集合包括三個平行于所述傳動盤中軸方向并排可拆卸地設(shè)置的所述機(jī)器人腿，從外側(cè)到內(nèi)側(cè)分別為第一機(jī)器人腿、第二機(jī)器人腿和第三機(jī)器人腿，所述第一機(jī)器人腿的所述傳動盤、第二機(jī)器人腿的所述傳動盤和第三機(jī)器人腿的所述傳動盤同軸。
[0015]所述第二機(jī)器人腿的十字板和所述第三機(jī)器人腿的十字板之間設(shè)有承載所述機(jī)器人主體的承載裝置。所述承載裝置包括螺栓安裝于所述第二機(jī)器人腿的十字板和所述第三機(jī)器人腿的十字板之間的彈簧支架和固設(shè)于所述彈簧支架上的減震彈簧。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]1.所述仿生多足行走機(jī)器人屬于腿式機(jī)器人，具有越障能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]2.所述仿生多足行走機(jī)器人的腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)單電機(jī)驅(qū)動多條腿的運(yùn)動模式，降低了腿式機(jī)器人結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜性。
[0019]3.所述仿生多足行走機(jī)器人左右兩側(cè)的運(yùn)動單元分別由包括多組并排設(shè)置的成對的機(jī)器人腿組成，提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性。
[0020]4.所述仿生多足行走機(jī)器人的每個運(yùn)動單元，可根據(jù)需要選擇不同條數(shù)的腿組成，具有模塊化特點(diǎn)。
[0021]5.所述仿生多足行走機(jī)器人可以根據(jù)不同環(huán)境安裝不同的可拆卸足部，提高機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1 (a) (b)是不同角度機(jī)器人外形圖；
[0023]圖2是單電機(jī)驅(qū)動一側(cè)腿示意圖；
[0024]圖3是機(jī)器人一對腿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]以下是說明書附圖中各項內(nèi)容的具體說明:
[0026]1.主體；2.十字板；3.電機(jī)；4.減震彈簧；5.十字板；6.彈簧支架；7.支撐軸；8.支撐軸；9.傳動盤；10.傳動銷軸；11.聯(lián)軸器；12.連接板；13.1傳動桿；13.2傳動桿；13.3傳動桿；13.4.傳動桿；14.足板；
[0027]其中①②③標(biāo)注的為所述連接板與所述足板連接鉸孔的順序標(biāo)注。

【具體實(shí)施方式】
[0028]所述多足仿生機(jī)器人由行走裝置和設(shè)置于所述行走裝置上方的機(jī)器人主體構(gòu)成，行走裝置為左右對設(shè)的第一行走單元集合和第二行走單元集合，見附圖1(a)為機(jī)器人的外形圖。行走單元集合包含多組并排設(shè)置的成對的機(jī)器人腿，從外側(cè)到內(nèi)側(cè)分別為第一機(jī)器人腿、第二機(jī)器人腿和第三機(jī)器人腿，且機(jī)器人腿數(shù)可根據(jù)需求設(shè)定，具有模塊化的特點(diǎn)。
[0029]見附圖3機(jī)器人一對腿結(jié)構(gòu)示意圖，機(jī)器人的腿部機(jī)構(gòu)由傳動盤9、十字板2、連接板12、傳動桿13.1、傳動桿13.2、傳動桿13.3、傳動桿13.4和足板14組成。
[0030]傳動盤，所述傳動盤為板狀，中心設(shè)有驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的傳動連接孔，可通過插入傳動銷軸驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，以所述傳動盤中心為圓心的圓上均布有第一傳動盤鉸孔、第二傳動盤鉸孔和第三傳動盤鉸孔；所述與傳動盤中心連接的傳動銷軸與電機(jī)軸連接，能夠?qū)崿F(xiàn)單電機(jī)驅(qū)動多條腿的運(yùn)動模式。
[0031]十字板，所述十字板為十字形板狀，其中心設(shè)有通孔，其四個角狀突起上分別設(shè)有將其固定不動的固定孔，分別為第一固定孔、第二固定孔、第三固定孔、第四固定孔，其中所述第一固定孔與所述第三固定孔為相對設(shè)置的。
[0032]連接板，所述連接板上設(shè)有成三角形分布的第一連接板鉸孔、第二連接板鉸孔和第三連接板鉸孔。
[0033]足板，所述足板上設(shè)有第一足板鉸孔和第二足板鉸孔。
[0034]傳動桿，所述傳動桿的兩端設(shè)有鉸孔。
[0035]所述機(jī)器人腿的傳動盤9與十字板2同心布置，十字板2上的第一固定孔與連接板12上的第一連接板鉸孔鉸接，連接板12的第二連接板鉸孔與傳動盤9上的第一傳動盤鉸孔通過第一個傳動桿13.1的兩端鉸接，連接板12的第一連接板鉸孔與足板14的第一足板鉸孔通過第二個傳動桿13.2的兩端鉸接，連接板12的第三連接板鉸孔與足板14的第二足板鉸孔通過第三個傳動桿13.3的兩端鉸接，足板14的第一足板鉸孔與傳動盤9的第一傳動盤鉸孔通過第四個傳動桿13.4的兩端鉸接；十字板2上的第三固定孔與第二個連接板12上的第一連接板鉸孔鉸接，第二個連接板12的第二連接板鉸孔與傳動盤9上的第一傳動盤鉸孔通過第五個傳動桿13.1的兩端鉸接，第二個連接板12的第一連接板鉸孔與第二個足板14的第一足板鉸孔通過第六個傳動桿13.2的兩端鉸接，第二個連接板12的第三連接板鉸孔與足板14的第二足板鉸孔通過第七個傳動桿13.3的兩端鉸接，第二個足板14的第二足板鉸孔與傳動盤9的第一傳動盤鉸孔通過第八個傳動桿13.4的兩端鉸接。所述機(jī)器人的腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)單電機(jī)驅(qū)動多條腿的運(yùn)動模式，降低了腿式機(jī)器人結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜性。
[0036]由圖1 (b)所示的機(jī)器人外形圖，所述機(jī)器人腿的連接板包括大小形狀相同、相互重合疊放的上層板和下層板，所述上層板和所述下層板之間保持一定距離固定；所述第一連接板鉸孔、第二連接板鉸孔和第三連接板鉸孔內(nèi)分別設(shè)置有銷軸，所述傳動桿和所述十字板通過所述銷軸與所述連接板鉸接；所述足板包括大小形狀相同、相互重合疊放的上層足板和下層足板，所述上層足板和所述下層足板之間保持一定距離固定；所述第一足板鉸孔、第二足板鉸孔內(nèi)分別設(shè)置有足板銷軸，所述傳動桿與所述足板通過所述足板銷軸鉸接。
[0037]所述第一機(jī)器人腿的所述傳動盤、第二機(jī)器人腿的所述傳動盤和第三機(jī)器人腿的所述傳動盤同軸，相鄰布置的所述機(jī)器人腿的所述傳動盤通過各自連接裝置10相互周向固定連接，初始相位相差120°。
[0038]由圖1(b)所示的機(jī)器人外形圖，電機(jī)3設(shè)置于第一行走單元集合中全部機(jī)器人腿的最內(nèi)側(cè)，其傳動軸與其對應(yīng)側(cè)位置最近的機(jī)器人腿的傳動盤的中心的傳動銷軸10周向固定連接，所述第一行走單元集合和所述第二行走單元集合通過支撐軸7和支撐軸8分別穿過所述十字板的第二傳動孔和第四傳動孔連接在一起。
[0039]如圖1(a)所示，機(jī)器人減震結(jié)構(gòu)是由十字板5，彈簧支架6以及減震彈簧4組成，由螺栓和螺母將十字板與彈簧支架固定，再用螺栓和螺母將主體、彈簧和彈簧支架固定，達(dá)到減震的目的，提高了行走的穩(wěn)定性以及環(huán)境適應(yīng)能力。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人腿，其特征在于，所述機(jī)器人腿包括: 傳動盤(9)，9代表附圖中的編號，所述傳動盤為板狀，中心設(shè)有驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的傳動連接孔，可通過插入傳動銷軸驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，以所述傳動盤中心為圓心的圓上均布有第一傳動盤鉸孔、第二傳動盤鉸孔和第三傳動盤鉸孔；所述與傳動盤中心連接的傳動銷軸與電機(jī)軸連接。 十字板(2)，2代表附圖中的編號，所述十字板為十字形板狀，其中心設(shè)有通孔，其四個角狀突起上分別設(shè)有將其固定不動的固定孔，分別為第一固定孔、第二固定孔、第三固定孔、第四固定孔，其中所述第一固定孔與所述第三固定孔為相對設(shè)置的； 連接板(12)，12代表附圖中的編號，所述連接板上設(shè)有成三角形分布的第一連接板鉸孔、第二連接板鉸孔和第三連接板鉸孔； 足板(14)，14代表附圖中的編號，所述足板上設(shè)有第一足板鉸孔和第二足板鉸孔； 傳動桿(13.1-13.4)，13.1-13.4代表附圖中的編號，所述傳動桿的兩端設(shè)有鉸孔； 所述傳動盤與所述十字板同心布置；所述十字板上的第一固定孔與所述連接板上的第一連接板鉸孔鉸接，所述連接板的第二連接板鉸孔與所述傳動盤上的第一傳動盤鉸孔通過一個所述傳動桿的兩端鉸接，所述連接板的第一連接板鉸孔與所述足板的第一足板鉸孔通過第二個所述傳動桿的兩端鉸接，所述連接板的第三連接板鉸孔與所述足板的第二足板鉸孔通過第三個所述傳動桿的兩端鉸接，所述足板的第二足板鉸孔與所述傳動盤的第一傳動盤鉸孔通過第四個所述傳動桿的兩端鉸接； 所述十字板上的第三固定孔與第二個所述連接板上的第一連接板鉸孔鉸接，第二個所述連接板的第二連接板鉸孔與所述傳動盤上的第一傳動盤鉸孔通過第五個所述傳動桿的兩端鉸接，第二個所述連接板的第一連接板鉸孔與第二個所述足板的第一足板鉸孔通過第六個所述傳動桿的兩端鉸接，第二個所述連接板的第三連接板鉸孔與所述足板的第二足板鉸孔通過第七個所述傳動桿的兩端鉸接，第二個所述足板的第二足板鉸孔與所述傳動盤的第一傳動盤鉸孔通過第八個所述傳動桿的兩端鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人腿，其特征在于，所述連接板包括大小形狀相同、相互重合疊放的上層板和下層板，所述上層板和所述下層板之間保持一定距離固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人腿，其特征在于，所述第一連接板鉸孔、第二連接板鉸孔和第三連接板鉸孔內(nèi)分別設(shè)置有銷軸，所述傳動桿和所述十字板通過所述銷軸與所述連接板鉸接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人腿，其特征在于，所述足板包括大小形狀相同、相互重合疊放的上層足板和下層足板，所述上層足板和所述下層足板之間保持一定距離固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人腿，其特征在于，所述第一足板鉸孔、第二足板鉸孔內(nèi)分別設(shè)置有足板銷軸，所述傳動桿與所述足板通過所述足板銷軸鉸接。
6.一種仿生多足行走機(jī)器人，包括行走裝置和設(shè)置于所述行走裝置上方的機(jī)器人主體，所述行走裝置分為左右對設(shè)的第一行走單元集合和第二行走單元集合，所述第一行走單元集合和所述第二行走單元集合分別包括多組并排設(shè)置的成對的機(jī)器人腿，其特征在于，所述第一行走單元集合和所述第二行走單元集合通過兩根支撐軸分別穿過所述十字板的第二傳動孔和第四傳動孔連接在一起，所述機(jī)器人腿為權(quán)利要求1至5任一項所述的機(jī)器人腿。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿生多足行走機(jī)器人，其特征在于，所述第一行走單元集合包括三個平行于所述傳動盤中軸方向并排可拆卸地設(shè)置的所述機(jī)器人腿，從外側(cè)到內(nèi)側(cè)分別為第一機(jī)器人腿、第二機(jī)器人腿和第三機(jī)器人腿，所述第一機(jī)器人腿的所述傳動盤、第二機(jī)器人腿的所述傳動盤和第三機(jī)器人腿的所述傳動盤同軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿生多足行走機(jī)器人，其特征在于，所述第二機(jī)器人腿的十字板和所述第三機(jī)器人腿的十字板之間設(shè)有承載所述機(jī)器人主體的承載裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿生多足行走機(jī)器人，其特征在于，所述承載裝置包括螺栓安裝于所述第二機(jī)器人腿的十字板和所述第三機(jī)器人腿的十字板之間的彈簧支架和固設(shè)于所述彈簧支架上的減震彈簧。
【文檔編號】B62D57/032GK104443106SQ201410736993
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】鄭嫦娥, 杭鳴翔, 高子涵, 王宇, 張恒宇 申請人:北京林業(yè)大學(xué)