一種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種爬行機器人，特別是一種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今機器人技術(shù)是最為前沿的學(xué)科之一，它是集機械、電子、計算機、材料、傳感器、控制技術(shù)及人工智能等多學(xué)科于一體的技術(shù)。根據(jù)機器人的行走方式，可以將機器人分為輪式機器人、履帶式機器人和足式機器人。輪式機器人和履帶式機器人移動方式對周圍環(huán)境的要求較高，因此其應(yīng)用范圍受到一定的限制。足式機器人能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜地面爬坡，可調(diào)整前后端高低體位運動相結(jié)合的方式，可以滿足更大坡度的地形環(huán)境運動要求，增強了環(huán)境運動的適應(yīng)性。四足機器人既能以靜態(tài)步行方式實現(xiàn)不平地面及復(fù)雜地形上的行走，又能以動態(tài)步行方式實現(xiàn)高速行走，因此更加受到重視。
[0003]近年來，傳統(tǒng)的四足機器人研究專注于仿生運動的運動學(xué)和動力學(xué)方面的研究，結(jié)構(gòu)形式一般包括左前腿部組件、右前腿部組件、左后腿部組件、右后腿部組件和四個驅(qū)動單元，四個腿部有獨立的驅(qū)動單元，分別可以獨立控制運動，以此來建立的仿生機器人運動平臺會帶來兩個較為明顯的缺點，通常此類的研究大都集中于腿的功能研究，而對機器人軀體部分的運行特性對機器人整體的運動影響研究較少；同時傳統(tǒng)的四足機器人由于驅(qū)動部件過多導(dǎo)致機構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，必然會降低機器人整體的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供由三個舵機驅(qū)動的四足爬行機器人，解決由于傳統(tǒng)四足機器人無軀體橫向彎曲運動的問題，同時解決傳統(tǒng)四足機器人由于驅(qū)動部件過多導(dǎo)致機構(gòu)設(shè)計復(fù)雜的問題。
[0005]一種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人，包括:前腿部組件、前驅(qū)動舵機、后腿部組件和后驅(qū)動舵機，還包括:軀體搖桿、軀體連桿、后軀體殼體、軀體驅(qū)動舵機和前軀體殼體，所述前腿部組件與后腿部組件結(jié)構(gòu)相同，包括:腳掌A、下水平連桿A、上水平連桿A、腿部搖桿A、腿部搖桿B、上水平連桿B、腳掌B、下水平連桿B。
[0006]腿部搖桿A的一端與前驅(qū)動舵機鉸接，腿部搖桿A的另一端與上水平連桿A的一端鉸接，上水平連桿A的另一端與腳掌A鉸接，下水平連桿A的一端與前軀體殼體鉸接，下水平連桿A的另一端與腳掌A鉸接；腿部搖桿B的一端與前驅(qū)動舵機鉸接，腿部搖桿B的另一端與上水平連桿B的一端鉸接，上水平連桿B的另一端與腳掌B鉸接，下水平連桿B的一端與前軀體殼體鉸接，下水平連桿B的另一端與腳掌B鉸接。
[0007]前驅(qū)動舵機置于前軀體殼體上，并分別與腿部搖桿A、腿部搖桿B鉸接；后腿部組件與后軀體殼體鉸接，后驅(qū)動舵機置于后軀體殼體上。軀體驅(qū)動舵機置于前軀體殼體上，并與軀體搖桿鉸接，軀體搖桿與軀體連桿的一端鉸接，軀體連桿的另一端與后軀體殼體鉸接。
[0008]固定在前驅(qū)體殼體上的軀體驅(qū)動舵機轉(zhuǎn)動時，帶動軀體搖桿和軀體連桿轉(zhuǎn)動，與后軀體殼體形成四桿機構(gòu)，從而迫使前軀體殼體與后軀體殼體產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)運動。上水平連桿A、腿部搖桿A、腿部搖桿B、上水平連桿B共同組成了聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)，腳掌A、下水平連桿A、上水平連桿A和前軀體殼體組成平行四桿機構(gòu)，腳掌B、下水平連桿B、上水平連桿B和前軀體殼體組成另一個平行四桿機構(gòu)。從前腿部組件往后腿部組件方向看，當(dāng)前驅(qū)動舵機順時針轉(zhuǎn)動時，帶動聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)順時針轉(zhuǎn)動，聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)通過左平行四桿機構(gòu)帶動腳掌A做抬腿動作，同時聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)通過右平行四桿機構(gòu)帶動腳掌B做放腿動作。
[0009]前腿部組件與前軀體殼體有垂直于紙面的抬腿動作和放腿動作，后腿部組件與后軀體殼體也有垂直于紙面的抬腿動作和放腿動作，從而實現(xiàn)四個腳掌垂直于紙面的運動；而前軀體殼體與后軀體殼體的相對運動實現(xiàn)平面內(nèi)伸腿運動。爬行過程中只有對角的兩腳掌著地，而另對角兩腳掌處于懸空前伸狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明是由三個舵機驅(qū)動的四足爬行機器人，不僅可以控制腿部運動，還可以控制軀體的運動，提高了機器人的靈活性，通過三個舵機驅(qū)動就可以控制腿部、軀體的運動，從而實現(xiàn)四足機器人基本運動，大大減少了機器人的驅(qū)動部件，降低了機構(gòu)復(fù)雜度和成本，從而可以提高機器人整體可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1 一種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人主體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2 —種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人腿部組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]1.前腿部組件 2.前驅(qū)動舵機 3.軀體搖桿 4.軀體連桿 5.后軀體殼體6.后腿部組件7.后驅(qū)動舵機8.軀體驅(qū)動舵機9.前軀體殼體10.腳掌A 11.下水平連桿A 12.上水平連桿A 13.腿部搖桿A 14.腿部搖桿B 15.上水平連桿B 16.腳掌B 17.下水平連桿B。
【具體實施方式】
[0013]一種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人，包括:前腿部組件1、前驅(qū)動舵機2、后腿部組件6和后驅(qū)動舵機7，還包括:軀體搖桿3、軀體連桿4、后軀體殼體5、軀體驅(qū)動舵機8和前軀體殼體9，所述前腿部組件1與后腿部組件6結(jié)構(gòu)相同，包括:腳掌A10、下水平連桿A11、上水平連桿A12、腿部搖桿A13、腿部搖桿B14、上水平連桿B15、腳掌B16、下水平連桿B17。
[0014]腿部搖桿A13的一端與前驅(qū)動舵機2鉸接，腿部搖桿A14的另一端與上水平連桿A12的一端鉸接，上水平連桿A12的另一端與腳掌A10鉸接，下水平連桿All的一端與前軀體殼體9鉸接，下水平連桿All的另一端與腳掌A10鉸接；腿部搖桿B14的一端與前驅(qū)動舵機2鉸接，腿部搖桿B14的另一端與上水平連桿B15的一端鉸接，上水平連桿B15的另一端與腳掌B16鉸接，下水平連桿B17的一端與前軀體殼體9鉸接，下水平連桿B17的另一端與腳掌B16鉸接。
[0015]前驅(qū)動舵機2置于前軀體殼體9上，并分別與腿部搖桿A13、腿部搖桿B14鉸接；后腿部組件6與后軀體殼體5鉸接，后驅(qū)動舵機7置于后軀體殼體5上。軀體驅(qū)動舵機8置于前軀體殼體9上，并與軀體搖桿3鉸接，軀體搖桿3與軀體連桿4的一端鉸接，軀體連桿4的另一端與后軀體殼體5鉸接。
[0016]固定在前驅(qū)體殼體9上的軀體驅(qū)動舵機8轉(zhuǎn)動時，帶動軀體搖桿3和軀體連桿4轉(zhuǎn)動，與后軀體殼體5形成四桿機構(gòu)，從而迫使前軀體殼體9與后軀體殼體5產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)運動。上水平連桿A12、腿部搖桿A13、腿部搖桿B14、上水平連桿B15共同組成了聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)，腳掌A10、下水平連桿All、上水平連桿A12和前軀體殼體9組成平行四桿機構(gòu)，腳掌B16、下水平連桿B17、上水平連桿B15和前軀體殼體9組成另一個平行四桿機構(gòu)。從前腿部組件1往后腿部組件6方向看，當(dāng)前驅(qū)動舵機2順時針轉(zhuǎn)動時，帶動聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)順時針轉(zhuǎn)動，聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)通過左平行四桿機構(gòu)帶動腳掌A10做抬腿動作，同時聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)通過右平行四桿機構(gòu)帶動腳掌B16做放腿動作。
[0017]前腿部組件1與前軀體殼體9有垂直于紙面的抬腿動作和放腿動作，后腿部組件6與后軀體殼體5也有垂直于紙面的抬腿動作和放腿動作，從而實現(xiàn)四個腳掌垂直于紙面的運動；而前軀體殼體9與后軀體殼體5的相對運動實現(xiàn)平面內(nèi)伸腿運動。爬行過程中只有對角的兩腳掌著地，而另對角兩腳掌處于懸空前伸狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.一種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人，包括:前腿部組件(1)、前驅(qū)動舵機(2)、后腿部組件(6)和后驅(qū)動舵機(7)，其特征在于還包括:軀體搖桿(3)、軀體連桿(4)、后軀體殼體(5 )、軀體驅(qū)動舵機(8 )和前軀體殼體(9 )，所述前腿部組件(1)與后腿部組件(6 )結(jié)構(gòu)相同，包括:腳掌A (10)、下水平連桿A (11)、上水平連桿A (12)、腿部搖桿A (13)、腿部搖桿B(14)、上水平連桿B(15)、腳掌8 (16)和下水平連桿B (17)； 腿部搖桿A (13)的一端與前驅(qū)動舵機(2)鉸接，腿部搖桿A (13)的另一端與上水平連桿A (12)的一端鉸接，上水平連桿A (12)的另一端與腳掌A (10)鉸接，下水平連桿A(11)的一端與前軀體殼體(9)鉸接，下水平連桿A (11)的另一端與腳掌A (10)鉸接；腿部搖桿B (14)的一端與前驅(qū)動舵機(2)鉸接，腿部搖桿B (14)的另一端與上水平連桿B(15)的一端鉸接，上水平連桿B(15)的另一端與腳掌B (16)鉸接，下水平連桿B (17)的一端與前軀體殼體(9)鉸接，下水平連桿B (17)的另一端與腳掌B (16)鉸接； 前驅(qū)動舵機(2)置于前軀體殼體(9)上，并分別與腿部搖桿A (13)、腿部搖桿B (14)鉸接；后腿部組件(6)與后軀體殼體(5)鉸接，后驅(qū)動舵機(7)置于后軀體殼體(5)上；軀體驅(qū)動舵機(8 )置于前軀體殼體(9 )上，并與軀體搖桿(3 )鉸接，軀體搖桿(3 )與軀體連桿(4)的一端鉸接，軀體連桿(4)的另一端與后軀體殼體(5)鉸接； 固定在前驅(qū)體殼體上的軀體驅(qū)動舵機(8 )轉(zhuǎn)動時，帶動軀體搖桿(3 )和軀體連桿(4 )轉(zhuǎn)動，與后軀體殼體(5)形成四桿機構(gòu)，從而迫使前軀體殼體(9)與后軀體殼體(5)產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)運動；上水平連桿A (12)、腿部搖桿A (13)、腿部搖桿B (14)、上水平連桿B (15)共同組成了聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)，腳掌A (10)、下水平連桿A (11)、上水平連桿A (12)和前軀體殼體(9)組成平行四桿機構(gòu)，腳掌B (16)、下水平連桿B (17)、上水平連桿B (15)和前軀體殼體(9)組成另一個平行四桿機構(gòu)；從前腿部組件(1)往后腿部組件(6)方向看，當(dāng)前驅(qū)動舵機(2)順時針轉(zhuǎn)動時，帶動聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)順時針轉(zhuǎn)動，聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)通過左平行四桿機構(gòu)帶動腳掌A (10)做抬腿動作，同時聯(lián)動雙曲柄連桿機構(gòu)通過右平行四桿機構(gòu)帶動腳掌B (16)做放腿動作； 前腿部組件(1)與前軀體殼體(9)有垂直于紙面的抬腿動作和放腿動作，后腿部組件(6)與后軀體殼體(5)也有垂直于紙面的抬腿動作和放腿動作，從而實現(xiàn)四個腳掌垂直于紙面的運動；而前軀體殼體(9)與后軀體殼體(5)的相對運動實現(xiàn)平面內(nèi)伸腿運動；爬行過程中只有對角的兩腳掌著地，而另對角兩腳掌處于懸空前伸狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種舵機驅(qū)動式四足爬行機器人，包括：前腿部組件（1）、前驅(qū)動舵機（2）、后腿部組件（6）、后驅(qū)動舵機（7）、軀體搖桿（3）、軀體連桿（4）、后軀體殼體（5）、軀體驅(qū)動舵機（8）和前軀體殼體（9）。機器人由三個舵機驅(qū)動，不僅控制腿部運動，還控制軀體的運動，提高了機器人的靈活性，通過控制腿部、軀體的運動實現(xiàn)四足機器人基本步態(tài)，減少了機器人的驅(qū)動部件，降低了機構(gòu)復(fù)雜度和成本，從而提高機器人整體可靠性。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN105365913
【申請?zhí)枴緾N201510850828
【發(fā)明人】仲啟亮, 黃伯超, 馬俊, 楊培, 尹駿
【申請人】北京機械設(shè)備研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月30日