[發(fā)明專利]一種四足機(jī)器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810184666.5
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108297965A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張伏;王亞飛;陳新輝;鄭莉敏;馬田樂;陳天華;陳自均;徐銳良;王甲甲;付三玲
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 陳佳麗

一種四足機(jī)器人，包括四條機(jī)械腿、機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架上的重心偏移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)，所述四條機(jī)械腿設(shè)置于機(jī)架的底部，所述的重心偏移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括橫截面為方形的機(jī)構(gòu)框架。本發(fā)明有益效果：本發(fā)明機(jī)器人的機(jī)械腿靈活度較高，能夠自主檢測并調(diào)節(jié)重心偏移等問題，同時(shí)能夠自主檢測避障行走。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體地說是一種四足機(jī)器人。

背景技術(shù)

機(jī)器人是近年來最活躍的研究領(lǐng)域之一，按照運(yùn)動方式不同，機(jī)器人可以分為輪式、履帶式和足式機(jī)器人等。 相對于輪式和履帶式機(jī)器人，足式機(jī)器人具有很好的環(huán)境適應(yīng)性，能在坑洼、爍石、草地、崎嶇山地等復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)動，可以幫助人們在危險(xiǎn)環(huán)境下完成救援和探險(xiǎn)任務(wù)。軍事上，足式機(jī)器人既可以完成戰(zhàn)場物質(zhì)搬運(yùn)，也可以攜帶軍用偵查、作戰(zhàn)裝備協(xié)助士兵作戰(zhàn)。因此，足式機(jī)器人的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有廣闊的應(yīng)用前景。但現(xiàn)有的機(jī)器人的機(jī)械腿靈活程度往往不夠，同時(shí)自主調(diào)節(jié)重心偏移的能力較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種四足機(jī)器人，解決機(jī)器人不夠靈活且不能實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)重心偏移等問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種四足機(jī)器人，包括四條機(jī)械腿、機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架上的重心偏移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)，所述四條機(jī)械腿設(shè)置于機(jī)架的底部，所述的重心偏移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括橫截面為方形的機(jī)構(gòu)框架，設(shè)機(jī)構(gòu)框架任一相對的兩條邊長度所在方向?yàn)閄方向，另外相對的兩條邊長度所在方向?yàn)閅方向，垂直于X和Y所在平面的為Z方向，沿機(jī)構(gòu)框架X方向的兩條邊分別設(shè)有X方向絲桿Ⅰ和X方向絲桿Ⅱ，沿機(jī)構(gòu)框架Y方向的兩條邊分別設(shè)有Y方向光軸Ⅰ和Y方向絲桿，X方向絲桿Ⅰ、X方向絲桿Ⅱ、Y方向光軸Ⅰ以及Y方向絲桿的兩端均通過設(shè)置于機(jī)構(gòu)框架四角處的聯(lián)軸器固定，每個(gè)聯(lián)軸器可沿其所在機(jī)構(gòu)框架Z方向的邊上下滑動，X方向絲桿Ⅰ、X方向絲桿Ⅱ、Y方向光軸Ⅰ以及Y方向絲桿上均設(shè)有可沿機(jī)構(gòu)框架上設(shè)置的軌道槽滑動的滑塊，在X方向絲桿Ⅰ和X方向絲桿Ⅱ之間設(shè)有平行于Y方向光軸Ⅰ和Y方向絲桿的Y方向光軸Ⅱ，Y方向光軸Ⅱ的兩端分別固定于X方向絲桿Ⅰ和X方向絲桿Ⅱ上設(shè)置的滑塊內(nèi)，在Y方向光軸Ⅰ和Y方向絲桿之間設(shè)有平行于X方向絲桿Ⅰ和X方向絲桿Ⅱ的X方向光軸，X方向光軸的兩端分別固定于Y方向光軸Ⅰ和Y方向絲桿上設(shè)置的滑塊內(nèi)，X方向光軸和Y方向光軸Ⅱ的相交處設(shè)置聯(lián)軸器固定，在該聯(lián)軸器的底面上設(shè)置有配重器，X方向絲桿Ⅰ與Y方向光軸Ⅰ的相交處設(shè)有垂直于X方向絲桿Ⅰ和Y方向光軸Ⅰ所在平面的Z方向絲桿。

本發(fā)明所述控制系統(tǒng)包括設(shè)置于機(jī)架上的加速度傳感器、6個(gè)超聲波傳感器、分別設(shè)置于X方向絲桿Ⅰ端部、Y方向絲桿端部和Z方向絲桿端部的X方向電機(jī)、Y方向電機(jī)和Z方向電機(jī)以及控制器，其中3個(gè)超聲波傳感器設(shè)置于四足機(jī)器人的前方，另外3個(gè)超聲波傳感器設(shè)置于四足機(jī)器人的后方，所述加速度傳感器和6個(gè)超聲波傳感器分別與控制器連接，控制器分別與X方向電機(jī)、Y方向電機(jī)和Z方向電機(jī)連接。

本發(fā)明所述的機(jī)械腿包括由上至下依次連接的固定頂板、髖關(guān)節(jié)、大腿、膝蓋關(guān)節(jié)、小腿以及足，所述髖關(guān)節(jié)包括3組球鉸組件，所述球鉸組件由依次連接的球鉸座、球鉸和球鉸連接件構(gòu)成，球鉸座設(shè)置于固定頂板的底部；所述大腿為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括大腿支撐架和2個(gè)電動缸，大腿支撐架與其中一個(gè)球鉸連接件連接，2個(gè)電動缸分別與另外2個(gè)球鉸連接件連接，電動缸的下端通過電動缸固定架與大腿支撐架連接，電動缸的伸縮變化帶動大腿支撐架動作，實(shí)現(xiàn)大腿的俯仰運(yùn)動和橫滾運(yùn)動；所述膝蓋關(guān)節(jié)上端與大腿支撐架的底端鉸接，下端與小腿固定連接，膝蓋關(guān)節(jié)上設(shè)有用于驅(qū)動膝蓋關(guān)節(jié)運(yùn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、同步輪、同步帶、減速輪和行星減速器，所述伺服電機(jī)與設(shè)置于大腿支撐架上的同步輪連接以驅(qū)動同步輪的轉(zhuǎn)動，減速輪設(shè)置于膝蓋關(guān)節(jié)與大腿支撐架的鉸接軸的軸端，且減速輪與行星減速器連接，同步帶套設(shè)于同步輪和減速輪上，伺服電機(jī)通過同步輪、同步帶、減速輪和行星減速器驅(qū)動膝蓋關(guān)節(jié)運(yùn)動，從而帶動機(jī)械腿的小腿抬起和放下；所述小腿為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，小腿連接于膝蓋關(guān)節(jié)的下端部且小腿與膝蓋關(guān)節(jié)之間設(shè)有緩沖彈簧和三維力傳感器；足固定設(shè)置于小腿的下端部。