[實用新型]一種自適應地面行走及轉向的足型機器人機構

有效

• 申請號: 201120350366.3
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN202264836U
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 陳曦;王立權;王海龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是機器人領域，具體地說是一種用于行走的機器人。

背景技術

目前，國內外學者已經研究了許多足型及多足機器人試驗模型。

這些機器人大都可以實現行走前進功能，但有的受到機構設計的限制，無法實現轉向以及自適應地面行走，如上海交通大學開發的六足步行機器人。

能夠實現足型機器人尤其是多足機器人的轉向運動一般有兩種情況：若機器人的軀體是剛性的，則其轉向一般通過腿部動作來完成，那么每條腿至少應該有髖關節大腿和小腿3個自由度，只就直接導致了結構復雜且需要的驅動馬達過多。若多足機器人的軀體采用分段式連接，為實現轉向，各段軀體之間就需要有俯仰和搖擺兩個自由度，這仍然導致結構復雜。

上海交大于2002年研發出了形狀記憶合金驅動的微型雙三足步行機器人，利用形狀記憶合金在通電加熱后能夠伸縮的特性來驅動身體轉動關節，從而達到轉向的目的。但是，此發明受到材料的限制，只適用于體重較輕的微型機器人，不具備廣泛的適用性；而且，其控制系統仍然較為復雜。

同時自適應地面的步行機器人也是國內外研發的重點項目之一，同樣的情況是無法實現轉彎功能，若是可實現轉彎功能的機器人在結構上相當復雜，體積也比較大。

發明內容

本發明的目的在于提供利用欠驅動機械學與重力學等原理，將機器人的自適應地面和行走、轉向功能在一個統一的機構來實現的一種自適應地面行走及轉向的足型機器人機構。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種自適應地面行走及轉向的足型機器人機構，其特征是：包括機架、驅動裝置、角度輸出桿、后足、兩側連桿、前足，前足通過兩側連桿連接后足，驅動裝置連接角度輸出桿，角度輸出桿連接后足，驅動裝置和前足均安裝在機架上。

本發明還可以包括：

1、所述的后足為工字型后足。

2、所述的驅動裝置往復驅動角度輸出桿并帶動后足與機架使后足與機架形成角度。

3、角度輸出桿與工字形后足鉸接在重力的作用下隨動而實現自適應地面，四足同時著地，使機架的重心在前足與工字形后足的四邊形范圍內。

4、所述的驅動裝置僅驅動整體機構兩個自由度的其中一個。

5、兩前足相互平行時所形成的平面垂直于前足和工字形后足著地點所形成的平面，驅動裝置輸出軸與兩前足相互平行時所形成的平面垂直。

6、所述的后足與連桿的連接為萬向連接，連桿與前足的連接為萬向連接。

本發明的優勢在于：本發明通過機械結構的優化設計，減少了大量的控制環節，減少能耗且能夠更加協調的實現自適應地面及行走、轉彎功能，且可靠性、穩定性更高；且由于本發明控制裝置可以模塊化，故通過使用本發明可以大大降低機器人的成本。由于以上所述的特點，本發明可以較好的應用于足形機器人，自適應地面機器人；也可以用于科學探測、工業、考古勘探、醫療設備等領域；還可以用于玩具開發等領域或作為收藏裝飾品，具有較高的實用價值。

附圖說明

圖1為本發明的運動原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1，可以假設多足仿生機器人的腳運動一周為一個周期，由仿生學的發現可知：多足生物對稱足之間相位差等于180度，且在轉彎時運動方向為相反，另由重力學與慣性定律可知其在不平地面放置時可自動控制重心使其四足同時著地，并通過驅動裝置帶動角度輸出桿擺動形成再次的不平衡，通過重力的二次作用達到平衡即是因此原理而設計。

本發明的技術方案如下：一種可自適應地面行走及轉向的足型機器人機構，主要包括驅動部分、輸出部分和機架構成。

其具體特征如下：

驅動部分構成：動力驅動裝置2固定在機架1上，由一個馬達控制角度輸出桿3的擺動，使分布在機架1兩邊的連桿5帶動前腿6運動。當工字形后腿4達到一側時，分布在機架1兩邊的連桿5形成一推一拉的結構。使前腿6的相位差為180度。

輸出部分構成：輸出部分主要由馬達輸出端與中心成角度的自由旋轉軸組成。與機器人的工字形后足4相連接，即可構成一個完整的機器人。

欠驅動部分構成：欠驅動部分主要由工字形后足4、前足6和與它們相互連接的連桿5。

機器人自適應地面功能的實現是通過欠驅動結構，在重力的作用下使其四足同時著地。