[發明專利]步行機器人直行、轉彎方法及其串并混聯機器人腿部構型

有效

• 申請號: 201810068191.3
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108423082B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 馬廣英;劉潤晨;韓碩;陳原;高軍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;B63C11/52
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所 11469
• 代理人: 趙文成

本發明公開了一種串并混聯機器人腿部構型、步行機器人及其運動方法，屬于機器人領域。所述串并混聯機器人腿部構型包括靜平臺、動平臺和串并混聯機構，動平臺包括腿部和足部，腿部與足部之間采用第一轉動副連接，第一轉動副上設置有第一轉動驅動器；串并混聯機構包括主動驅動支鏈和兩個從動驅動支鏈；主動驅動支鏈包括采用轉動副依次連接第二轉動驅動器、第一連桿、和第二連桿，第二轉動驅動器豎直設置于靜平臺的一端，第二轉動副和第三轉動副上分別設置有第三轉動驅動器和第四轉動驅動器。本發明運動空間大、轉動慣量小、腿部機構靈活運動、不發生干涉，并且能夠實現機器人的前進、轉彎、避障等基本功能，適合水下工作。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別是指一種串并混聯機器人腿部構型、步行機器人及其運動方法。

背景技術

在高速發展的今天，海洋作為藍色國土，探索海洋成為當前重要的任務，因此各種水下機器人應運而生，主要以無人遙控潛水器(ROV)和無纜水下機器人(AUV)為主，但是這兩種水下機器人只能夠在弱海流環境下，而且需要有纜繩和母船的支撐。當受到較強潮流作用時，控制這兩種機器人就會變得困難。

移動機器人包含輪式機器人、履帶機器人、足式機器人以及復合式機器人等。輪式機器人適合在平坦的地形中執行工作任務，并可以進行高速移動，但行進不平穩易打滑，并且不適合在復雜的地形上面進行工作。履帶式機器人適合在較為松軟的地形中執行任務，履帶與地面的接觸面積大，平穩性高，但不適合在復雜的地形上執行工作任務。足式機器人擅長在各種復雜的地形上進行運動，并且其越障能力較強，但是運動速度低，重心不穩定，易側翻。因此，在水下的復雜環境中，優先選用足式機器人。

足式機器人的腿部結構可分為串聯機器人、并聯機器人和混聯機器人。串聯機器人結構簡單，控制方便，但是剛度小。并聯機器人剛度大，載重自重比大，可高速運動，但是結構復雜，易干涉。串并混聯機器人既具有串聯機器人工作空間大的優點又具有并聯機器人承載能力高的特點，但是現有的串并混聯機器人都存在工作空間小、轉動慣量大、驅動器的布置位置發生干涉等問題，不適合水下使用。因此有必要提供一種新的串并混聯機器人腿部構型、步行機器人及其運動方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種運動空間大、轉動慣量小、腿部機構靈活運動、不發生干涉，并且能夠實現機器人的前進、轉彎、避障等基本功能，適合水下工作的串并混聯機器人腿部構型、步行機器人及其運動方法。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一種串并混聯機器人腿部構型，包括靜平臺、動平臺和設置于所述靜平臺與動平臺之間的串并混聯機構，其中：

所述動平臺包括腿部和足部，所述腿部與足部之間采用第一轉動副連接，所述第一轉動副上設置有第一轉動驅動器，所述第一轉動副的軸線與所述靜平臺所在的平面平行；

所述串并混聯機構包括主動驅動支鏈和兩個相對于所述主動驅動支鏈對稱布置且位于所述主動驅動支鏈下方的從動驅動支鏈；

所述主動驅動支鏈包括第二轉動驅動器、第一連桿和第二連桿，所述第二轉動驅動器豎直設置于所述靜平臺的一端，所述第一連桿的一端通過第二轉動副連接在所述第二轉動驅動器上，所述第一連桿的另一端通過第三轉動副連接在所述第二連桿的一端，所述第二連桿的另一端通過第四轉動副連接在所述腿部上，所述第二轉動副和第三轉動副上分別設置有第三轉動驅動器和第四轉動驅動器；

所述從動驅動支鏈包括U副、第三連桿和第四連桿，所述第三連桿的一端通過所述U副連接在所述靜平臺上，所述第三連桿的另一端通過第五轉動副連接在所述第四連桿的一端，所述第四連桿的另一端通過第六轉動副連接在所述腿部上。

進一步的，所述第二轉動副、第三轉動副和第四轉動副的軸線相互平行且與所述第二轉動驅動器的旋轉軸線垂直，所述第五轉動副和第六轉動副的軸線均與所述第二轉動驅動器的旋轉軸線平行。