[發明專利]一種四足步行器

無效

• 申請號: 201210009636.3
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102556200A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 金振林;王炳一;高峰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別是涉及一種步行器。

背景技術

機器人的步行功能為擴大機器人的應用領域開辟了無限廣闊的前景。四足步行機器人比兩足步行機器人具有承載能力強、穩定性好等優勢，比六足、八足步行機器人結構簡單,控制方便，能以爬行、慢步、小跑等方式實現復雜路面的行走，對環境有較好的適應性，因而其應用更為廣泛。目前，四足步行器的腿部結構大都采用串聯式，具有工作空間大，運動靈活，控制容易等優點，但也存在一些不足之處：1、腿機構的擺動慣性力對機體姿態的動力學性能影響很大，成為系統不可忽略的動力學因素。2、由于腿機構是多關節串聯機構，整體的四足機器人卻是一個串并聯混合機構,運動過程中各關節的關節角在不斷的變化中，力或力矩的傳遞效率平均值較低。3、腿機構剛性小，自重負荷比小。

發明內容

本發明的目的在于提供運動速度快、承載能力強的四足步行器。本發明主要是采用并聯結構的每條腿具有一維移動和二維轉動三個自由度。

本發明所采用的技術方案是：在機架的四角上分別連接四條結構相同的機械腿，所述機架上設有通孔，以便于機械腿的連接與減輕自重；所述每條機械腿主要包括長方環型件、第一驅動支鏈、第二驅動支鏈，第三驅動支鏈及半球形彈性足趾。所述的第一驅動支鏈主要由第一電機、滾珠絲杠、螺母、套筒、條形板、滑塊、導軌、套筒上下連接件等組成。所述套筒兩端分別與套筒上下連接件固連，所述第一電機安裝在套筒上連接件上，在上述套筒內，第一電機的轉軸與滾珠絲杠的一端部固連，該電機可驅動滾珠絲杠轉動，該滾珠絲杠的另一端設有螺母，該螺母安裝在滑塊上，該滑塊通過其上的通孔可以在設在上述滾珠絲杠兩側的導軌上滑動，該導軌的兩端分別與套筒上下連接件固連，一對條形板的一端分別固連在上述滑塊兩側面上，通過第一電機驅動滾珠絲杠轉動，帶動螺母移動，可實現條形板沿導軌的移動。所述第二驅動支鏈與第一驅動支鏈結構相同，所述第二驅動支鏈的條形板末端通過第四轉動副與上述第一驅動支鏈的條形板的下端相連，該第一驅動支鏈的條形板的末端與半球形彈性足趾固連。所述第一驅動支鏈與第二驅動支鏈的套筒上連接件分別通過第一轉動副和第二轉動副安裝在長方環型件中，所述長方環型件通過第三轉動副安裝在機架上，所述的第一、二、四轉動副轉動軸線互相平行，所述的第一轉動副轉動軸線與第三轉動副轉動軸線互相垂直。所述第三驅動支鏈主要包括第二電機、曲柄和連桿，所述第二電機安裝在機架上，所述曲柄的一端與第二電機的轉軸相固連，該第二電機可驅動曲柄轉動，上述曲柄的另一端通過球鉸與連桿的一端相連，該連桿的另一端的通過球鉸與上述第一驅動支鏈的套筒下連接件相連。通過第二電機驅動曲柄轉動，帶動連桿運動，可實現半球形彈性足趾的前后擺動；第一、二驅動支鏈的協同驅動，可實現半球形彈性足趾的左右擺動和上下運動，從而滿足四足步行器所需的運動要求。該四足步行器的運動控制由專門的控制系統實現。

本發明與現有技術相比具有如下優點：行走速度快、承載能力強、運動慣量小。

附圖說明

圖1是本發明立體結構示意圖。

圖2是圖1中單腿的立體剖視結構示意圖。

圖3是圖2中第一驅動支鏈的立體結構示意圖。

圖4是圖2中第三運動支鏈的立體結構示意圖。

具體實施方式

在圖1、圖2、圖3和圖4所示的一種四足步行器的示意圖中，在機架5的四角上連接有的四條結構相同的機械腿1、2、3、4。所述機架上設有通孔，以便于機械腿的連接與減輕自重。所述機械腿主要包括長方環型件11、第一驅動支鏈8、第二驅動支鏈13，第三驅動支鏈14及半球形彈性足趾6；所述第一驅動支鏈的套筒18兩端分別與套筒上下連接件23、20固連，第一電機15安裝在套筒上連接件上，該第一電機的轉軸與滾珠絲杠16的一端固連，該滾珠絲杠的另一端設有螺母17，該螺母安裝在滑塊21上，上述滾珠絲杠的兩側設有兩條導軌22，該導軌的兩端分別與上述套筒上下連接件固連，上述滑塊通過其上的通孔可以在導軌上滑動，一對條形板19的一端分別固連在滑塊兩側面上，其另一端與半球形彈性足趾固連，所述第二驅動支鏈的條形板的末端通過第四轉動副7上述第一驅動支鏈條形板的下端相連，所述第二驅動支鏈的其它結構與第一驅動支鏈相同。所述第一驅動支鏈與第二驅動支鏈的套筒上連接件分別通過第一轉動副9和第二轉動副12安裝在長方環型件中，該長方環型件通過第三轉動副10安裝在機架上。所述的第一、二、四轉動副轉動軸線互相平行，所述的第一轉動副轉動軸線與第三轉動副轉動軸線互相垂直。所述第三驅動支鏈的第二電機24安裝在機架上，曲柄25的一端與第二電機的轉軸固連，該曲柄的另一端通過球鉸26與連桿27的一端相連，該連桿的另一端的通過球鉸28與上述第一驅動支鏈的套筒下連接件相連。通過第二電機驅動曲柄轉動，可實現半球形彈性足趾的前后擺動；第一、二驅動支鏈的協同驅動，可實現半球形彈性足趾的左右擺動和上下運動，從而滿足四足步行器所需的運動要求。該四足步行器的運動控制由專門的控制系統實現。