[發明專利]一種六足機器人及足部控制方法和步態控制方法

在審

• 申請號: 201710926657.4
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN107672690A
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 趙德朝;朱凌云
• 申請（專利權）人: 趙德朝
• 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

本申請是專利：申請號 201610211130.9，申請日 2016.04.05的分案申請。

技術領域

本發明屬于機器人領域，特別是涉及一種六足機器人及足部控制方法和步態控制方法。

背景技術

隨著科技進步，機器人技術的飛速發展，其應用領域也越來越廣。作為移動機器人的重要成員，多足步行機器人主要被應用于以下幾個領域，其一是遠程勘探，如火山勘探，太空探索，海底探索；其二是危險環境，如核電站或高輻射環境，礦業勘探和開發，排雷排爆，災區重建，搜救，戰區；此外還有工地現場，如伐木及運輸等工程領域。在以后的發展中，多足步行機器人必將在更多的領域大放異彩。

移動機器人通常可分為輪式移動機器人和多足步行機器人。到目前為止，雖然輪式移動機器人占主導地位，但是其通病是只能應用于相對平坦的地面，這就導致在部分區域傳統的輪式移動機器人難以抵達。即便是世界上最先進的越野車，也只能越過一般崎嶇的區域，而且能耗巨大，還會對地形、環境造成破壞。

多足步行機器人在自然地形下優越的機動性顯而易見，因為它們的運動只需要離散的落足點作為支撐點，而不像輪式移動機器人那樣只能在連續的支撐面上運動。即便是在柔軟的地表行走，多足步行機器人也能利用其落足點離散的特性以較低的能耗運動。此外，利用其多自由度的特性，多足步行機器人能輕而易舉的實現原地轉彎；通過重心高度的實時調整，多足步行機器人能降低與不規則地形間的沖擊，甚至可以與地面間斷性的緊貼，從而增加其負載能力同時提高其運動穩定性。

多足機器人雖然具有諸多優點，但在非結構化境下難以用特定的數據去描述障礙物特征，其工作仍面臨許多挑戰，為了提高多足機器人的地形適應及越障能力，就需要從機構學角度、足部控制方法和步態時序方面研究更加靈活、可靠的機器人行走裝置。

發明內容

為了提高多足機器人的地形適應及越障能力，本發明提供一種六足機器人及足部控制方法和步態控制方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方法：六足機器人包括軀干及在軀干兩側對稱設置的行走機構（前足、中足和后足）。行走機構包括：胯關節直線油缸、螺旋擺動油缸、大腿、軸、膝關節直線油缸、膝關節軸、膝關節擺動盤、擋油板、軸承、連接法蘭、小腿、腳掌及緊固件等。下面對行走機構的具體工作原理作闡述：螺旋擺動油缸通過其上的耳軸和軀干鉸接，另一端通過軸和胯關節直線油缸鉸接，胯關節直線油缸的另一端通過軸和軀干鉸接，各鉸接處形成可以自由轉動的轉動副，胯關節直線油缸根據機器人的運動需要，在油壓的驅動下，帶動螺旋擺動油缸繞其上的鉸接耳軸擺動，從而帶動行走機構（前足、中足和后足）在主機左右方向擺動，實現轉向；大腿通過緊固件和螺旋擺動油缸內部的擺動軸端面緊固，螺旋擺動油缸在油壓的作用下，其內部的擺動軸相對于外殼轉動，從而帶動大腿、小腿等在前后方向運動；膝關節直線油缸安裝于大腿內部，膝關節軸的兩側，其一端通過軸和大腿鉸接，形成轉動副，另一端通過軸和膝關節擺動盤鉸接，形成轉動副，膝關節擺動盤對稱中心處有正六邊形孔，膝關節軸和膝關節擺動盤配合處截面同為正六邊形，兩者配合到一起，使其不能在周向產生相對運動，膝關節軸兩端用安裝于大腿上的軸承支撐，膝關節軸和連接法蘭配合處的截面為正六邊形，膝關節軸和連接法蘭中心處的正六邊形孔配合，進而限制兩者在周向的運動，小腿通過緊固件和連接法蘭緊固，膝關節直線油缸在油壓的作用下伸縮運動，驅動膝關節擺動盤繞其中心轉動，進而通過膝關節軸、連接法蘭將扭矩傳遞給小腿，實現小腿在前后方向的運動；根據不同的步態控制胯關節直線油缸、螺旋擺動油缸、膝關節直線油缸之間的協調工作，實現行走機構（前足、中足和后足）的行走動作，通過各行走機構之間的協調工作，從而可以越過各種復雜的非結構化環境；連接法蘭、擋油板、大腿及膝關節軸之間形成的型腔用于儲存潤滑脂潤滑軸承；為了減小機器人和地面之間的接觸壓強，提高地形適應能力，在小腿下端安裝了腳掌，腳掌和小腿之間通過軸鉸接。