[發明專利]一種足式行走機器人腿部結構

有效

• 申請號: 201810013961.4
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108216419B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 田為軍;劉海;張琪;楊震;叢茜;任雷;任露泉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 杜森垚

本發明公開了一種足式行走機器人腿部結構，包括擺動驅動機構、前側支桿、調距連桿、連桿機構、后側彈性支桿機構、觸地角自調節裝置、彈性足掌機構。擺動驅動機構帶動前側支桿運動；前側支桿通過調距連桿和連桿機構連接后側彈性支桿機構；觸地角自調節裝置下端與后側彈性支桿機構下鉸接點連接，觸地角自調節裝置使得后側彈性支桿機構初始下行速度大于前側支桿，避免弧狀彈性足掌前端由于優先與地面接觸時觸地角度過大所產生的反扣；后側彈性支桿機構裝有拉簧，在弧狀彈性足掌前端受到沖擊作用時，拉簧被動拉伸儲存沖擊能，同時，拉簧產生的拉力會增強弧狀彈性足掌的扒地能力。本發明擴大了腿部的運動空間，能減小能量的消耗，有效降低沖擊。

技術領域

本發明所涉及的是一種機器人的腿部結構，具體地說是一種能夠降低振動沖擊、提高運動效率的足式行走機器人腿部結構。

背景技術

人類在地震、事故救災現場、爆炸物處理、瓦斯污染的礦井以及原子能輻射環境等為代表的極端環境中實施作業任務，會危及生命。借助機器人進入極端環境中進行作業，可以大大減少人的二次傷害，并且極大提高作業效率。當前，機器人的研究工作已經不再局限于傳統的結構環境的定點作業，已經向各種多變環境方面的應用發展。這就要求機器人更多地去適應復雜環境和復雜條件，足式機器人憑借其在行走過程中與地面的非連續接觸特性表現出了很強的適應性，尤其在有障礙物的通道上或很難接近的工作場地上具有更廣闊的發展前景，因此被廣泛應用于搶險救災、排雷排爆、地質勘探等領域。但足式機器人的運動穩定性和速度不高，因此設計既具有高動態性又具有較強地面適應性的足式機器人是機器人研究的一個熱點。作為足式機器人重要運動支撐系統的機器人腿，其結構設計直接影響著足式機器人的性能。

仿生學研究表明，高奔跑的四足動物依靠腿部的彈性韌帶可以在提高速度的過程中有效減少能量消耗；同時，一些貓科動物在快速奔跑運動時，由于鎖骨不發達，肩關節和肩胛骨不再與胸骨相連。由于肩胛骨不再固定在中軸骨上，在動物運動時，肩關節會隨之向前向上移動，這種腿部運動模式有利于提高足式機器人的運動速度。

發明內容

本發明主要是提供一種結構簡單，功能實用，行走速度較高且具有抗沖擊能力的足式行走機器人腿部結構。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案，結合附圖：

一種足式行走機器人腿部結構，包括擺動驅動機構1、前側支桿2、后側彈性支桿機構5、觸地角自調節裝置6及彈性足掌機構7；所述擺動驅動機構1與前側支桿2鉸接，所述前側支桿2與后側彈性支桿機構5之間還設置有調距連桿3，前側支桿2通過連桿機構4與所述后側彈性支桿機構5鉸接，后側彈性支桿機構5底部與所述彈性足掌機構7通過滑動副連接，所述彈性足掌機構7通過轉動副與前側支桿2底部連接，所述觸地角自調節裝置6與后側彈性支桿機構5鉸接。

進一步地，所述擺動驅動機構1包括偏心輪1-Ⅰ和連桿1-Ⅱ，連桿1-Ⅱ一端鉸接在偏心輪1-Ⅰ的偏心處，另一端鉸接在所述前側支桿2頂端，連桿1-Ⅱ上設有多個連接孔，用于調節與前側支桿2的轉矩。

進一步地，所述后側彈性支桿機構5包括后側支桿5-Ⅰ、滑竿5-Ⅱ、拉簧5-Ⅲ及滾珠滑塊5-Ⅳ，后側支桿5-Ⅰ下端為空心圓柱，滑竿5-Ⅱ上端裝配于后側支桿5-Ⅰ的空心圓柱中，下端固定在滾珠滑塊5-Ⅳ上，拉簧5-Ⅲ套接在滑竿5-Ⅱ上，拉簧5-Ⅲ的兩端分別固定在后側支桿5-Ⅰ和滾珠滑塊5-Ⅳ上，滾珠滑塊5-Ⅳ滑動連接在彈性足掌機構7上。

進一步地，所述觸地角自調節裝置6包括連接桿6-Ⅰ、圓柱滑塊6-Ⅱ、彈簧6-Ⅲ和圓弧滑槽6-Ⅳ，連接桿6-Ⅰ一端連接圓柱滑塊6-Ⅱ，連接桿6-Ⅰ另一端與后側彈性支桿機構5鉸接，圓柱滑塊6-Ⅱ滑動連接在圓弧滑槽6-Ⅳ內；彈簧6-Ⅲ安裝在圓弧滑槽6-Ⅳ內，彈簧6-Ⅲ兩端分別固定在圓弧滑槽6-Ⅳ頂端和圓柱滑塊6-Ⅱ上。

進一步地，所述彈簧6-Ⅲ的自由長度約為圓弧滑槽6-Ⅳ的一半。