[實用新型]一種自適應(yīng)地面行走及轉(zhuǎn)向的足型機器人機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120350366.3
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN202264836U
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曦;王立權(quán);王海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是機器人領(lǐng)域，具體地說是一種用于行走的機器人。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)研究了許多足型及多足機器人試驗?zāi)Ｐ汀?/p>

這些機器人大都可以實現(xiàn)行走前進功能，但有的受到機構(gòu)設(shè)計的限制，無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)向以及自適應(yīng)地面行走，如上海交通大學(xué)開發(fā)的六足步行機器人。

能夠?qū)崿F(xiàn)足型機器人尤其是多足機器人的轉(zhuǎn)向運動一般有兩種情況：若機器人的軀體是剛性的，則其轉(zhuǎn)向一般通過腿部動作來完成，那么每條腿至少應(yīng)該有髖關(guān)節(jié)大腿和小腿3個自由度，只就直接導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)復(fù)雜且需要的驅(qū)動馬達過多。若多足機器人的軀體采用分段式連接，為實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

上海交大于2002年研發(fā)出了形狀記憶合金驅(qū)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(qū)動身體轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，從而達到轉(zhuǎn)向的目的。但是，此發(fā)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(tǒng)仍然較為復(fù)雜。

同時自適應(yīng)地面的步行機器人也是國內(nèi)外研發(fā)的重點項目之一，同樣的情況是無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能，若是可實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能的機器人在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)復(fù)雜，體積也比較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供利用欠驅(qū)動機械學(xué)與重力學(xué)等原理，將機器人的自適應(yīng)地面和行走、轉(zhuǎn)向功能在一個統(tǒng)一的機構(gòu)來實現(xiàn)的一種自適應(yīng)地面行走及轉(zhuǎn)向的足型機器人機構(gòu)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種自適應(yīng)地面行走及轉(zhuǎn)向的足型機器人機構(gòu)，其特征是：包括機架、驅(qū)動裝置、角度輸出桿、后足、兩側(cè)連桿、前足，前足通過兩側(cè)連桿連接后足，驅(qū)動裝置連接角度輸出桿，角度輸出桿連接后足，驅(qū)動裝置和前足均安裝在機架上。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述的后足為工字型后足。

2、所述的驅(qū)動裝置往復(fù)驅(qū)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(xiàn)自適應(yīng)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(nèi)。

4、所述的驅(qū)動裝置僅驅(qū)動整體機構(gòu)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(qū)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(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明通過機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，減少了大量的控制環(huán)節(jié)，減少能耗且能夠更加協(xié)調(diào)的實現(xiàn)自適應(yīng)地面及行走、轉(zhuǎn)彎功能，且可靠性、穩(wěn)定性更高；且由于本發(fā)明控制裝置可以模塊化，故通過使用本發(fā)明可以大大降低機器人的成本。由于以上所述的特點，本發(fā)明可以較好的應(yīng)用于足形機器人，自適應(yīng)地面機器人；也可以用于科學(xué)探測、工業(yè)、考古勘探、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域；還可以用于玩具開發(fā)等領(lǐng)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(fā)明的運動原理示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1，可以假設(shè)多足仿生機器人的腳運動一周為一個周期，由仿生學(xué)的發(fā)現(xiàn)可知：多足生物對稱足之間相位差等于180度，且在轉(zhuǎn)彎時運動方向為相反，另由重力學(xué)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(qū)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(shè)計。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種可自適應(yīng)地面行走及轉(zhuǎn)向的足型機器人機構(gòu)，主要包括驅(qū)動部分、輸出部分和機架構(gòu)成。

其具體特征如下：

驅(qū)動部分構(gòu)成：動力驅(qū)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(dāng)工字形后腿4達到一側(cè)時，分布在機架1兩邊的連桿5形成一推一拉的結(jié)構(gòu)。使前腿6的相位差為180度。

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

欠驅(qū)動部分構(gòu)成：欠驅(qū)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(yīng)地面功能的實現(xiàn)是通過欠驅(qū)動結(jié)構(gòu)，在重力的作用下使其四足同時著地。