[發(fā)明專利]分動(dòng)式控制多足步行機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210329751.9
• 申請(qǐng)日: 2012-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103661664A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴勁松;王茂森;稅華;楊洋;林圣業(yè);劉洪林;申培剛;張磊閣;陳偉;鄭純;黃陳磊;李仲;陳琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/032
• 分類號(hào): B62D57/032
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多足步行機(jī)領(lǐng)域和交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域，具體涉及一種分動(dòng)式控制的多足步行機(jī)。

背景技術(shù)

在自然界中，存在一些人類無(wú)法到達(dá)的地方和一些可能危及人類生命的特殊場(chǎng)合，如水下作業(yè)、星球探測(cè)、山路行走等。對(duì)于那些具有地形不規(guī)則和崎嶇不平特點(diǎn)的惡劣環(huán)境，輪式移動(dòng)步行機(jī)和履帶式移動(dòng)步行機(jī)的應(yīng)用受到限制。與輪式和履帶式移動(dòng)步行機(jī)相比，在崎嶇不平的路面上，多足步行機(jī)具有獨(dú)特優(yōu)越的性能，在這種背景下，對(duì)于多足步行機(jī)的研究蓬勃發(fā)展起來(lái)，而仿生步行機(jī)的出現(xiàn)更加顯示出多足步行機(jī)的優(yōu)勢(shì)。

目前世界上許多國(guó)家都已經(jīng)投入相當(dāng)大的人力和財(cái)力開(kāi)展這類步行機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)。社會(huì)上已經(jīng)出現(xiàn)的多足步行機(jī)無(wú)論在機(jī)械機(jī)構(gòu)上還是在控制系統(tǒng)上都無(wú)法突破功能的單一性，并且在全方位、快速、自適應(yīng)動(dòng)態(tài)步行等運(yùn)動(dòng)控制方面還有許多的不足和限定條件，都是只能進(jìn)行單一的控制，比如：只能單獨(dú)控制每條腿的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，這類機(jī)構(gòu)能源的利用率太低，而且這類步行機(jī)所承受的載荷不能很大，嚴(yán)重制約其使用價(jià)值。

現(xiàn)有的多足步行機(jī)大多采用分布控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)效率低，這樣的腿很難實(shí)現(xiàn)實(shí)用的具有合理的步行機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。如現(xiàn)在利用仿生學(xué)原理研制出來(lái)的很多微型多足步行機(jī)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是每條腿不能單獨(dú)控制，且缺乏柔性，不能抗沖擊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種分動(dòng)式控制多足步行機(jī)，它控制裝置簡(jiǎn)單并能夠承受較大的負(fù)載且運(yùn)動(dòng)自由度大。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種分動(dòng)式控制多足步行機(jī)，主要包括中心驅(qū)動(dòng)能源機(jī)構(gòu)、分動(dòng)器機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)器機(jī)構(gòu)和布置在步行機(jī)架體兩側(cè)的可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)，中心驅(qū)動(dòng)能源通過(guò)減速機(jī)構(gòu)與分動(dòng)器機(jī)構(gòu)連接，分動(dòng)器機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿與聯(lián)動(dòng)器機(jī)構(gòu)連接，聯(lián)動(dòng)器機(jī)構(gòu)帶動(dòng)以Z字形交錯(cuò)分布在分動(dòng)式控制多足步行機(jī)架體兩側(cè)的可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)步行機(jī)行進(jìn)；中心驅(qū)動(dòng)能源機(jī)構(gòu)工作時(shí)，動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器機(jī)構(gòu)后輸出類似于封閉半圓弧曲線，再帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)器機(jī)構(gòu)沿封閉半圓弧曲線的軌跡運(yùn)動(dòng)，可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)末端與聯(lián)動(dòng)器機(jī)構(gòu)連接，在大腿根部用十字結(jié)與分動(dòng)式控制多足步行機(jī)架體連接，使得可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡與分動(dòng)器機(jī)構(gòu)的輸出曲線形成反對(duì)稱形式，當(dāng)分動(dòng)器機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)在地面上的運(yùn)動(dòng)軌跡就是分動(dòng)器機(jī)構(gòu)輸出曲線的直線段，在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡為分動(dòng)器機(jī)構(gòu)輸出曲線的圓弧段，上述直線段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不小于圓弧段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以確保分動(dòng)式控制多足步行機(jī)在行進(jìn)過(guò)程中至少有一組可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)在地面上；分動(dòng)器機(jī)構(gòu)有兩組以上輸出曲線，設(shè)置每組曲線的起始輸出位置，實(shí)現(xiàn)分動(dòng)式控制多足步行機(jī)多分節(jié)律邁步前進(jìn)；可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)腿的長(zhǎng)度和腿的彎曲角度，實(shí)現(xiàn)分動(dòng)式控制多足步行機(jī)抬腳高度和邁步寬度的雙重調(diào)節(jié)；在可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)的小腿處設(shè)置具有可調(diào)節(jié)的減震彈簧，以減小分動(dòng)式控制多足步行機(jī)在行進(jìn)時(shí)對(duì)架體的沖擊。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：（1）采用分動(dòng)式驅(qū)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)思想，打破了傳統(tǒng)步行機(jī)的單一的驅(qū)動(dòng)控制方式；（2）使得多足步行機(jī)的能源利用率將有一個(gè)很大的提高；（3）采取本發(fā)明的機(jī)構(gòu)的控制裝置簡(jiǎn)單；（4）多足步行機(jī)在速度、穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性和承載能力將得到很大提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的中心驅(qū)動(dòng)能源機(jī)構(gòu)和分動(dòng)器機(jī)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明以Z字形交錯(cuò)分布在分動(dòng)式控制多足步行機(jī)架體兩側(cè)的可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)。

圖4為本發(fā)明分動(dòng)器機(jī)構(gòu)中的回歸式凸輪四桿機(jī)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線示意圖。

圖6為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的限位機(jī)構(gòu)示意圖。

圖8（a）為本發(fā)明的快速步行聯(lián)動(dòng)器局部視圖；圖8（b）為本發(fā)明的快速步行聯(lián)動(dòng)器的局部剖視圖。

圖9為本發(fā)明的可調(diào)節(jié)腿機(jī)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式