[發明專利]一種模塊化可重構多足機器人

在審

• 申請號: 201811377015.4
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109367646A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 馬哲松;王心亮;魏偉;鄭超;劉智;唐平鵬;錢家昌;陳虹
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;付雷杰

本發明提供了一種模塊化可重構多足機器人，包括機器人本體、本體框架、兩對以上機械腿以及多足協調運動控制系統；機械腿上留有與本體框架固定連接的安裝接口，每對機械腿作為一個模塊通過所述安裝接口固定在本體框架上，兩對以上機械腿沿本體框架縱向安裝實現重構，且每對機械腿關于機器人本體左右對稱，機器人本體上安裝有多足協調運動控制系統，通過多足協調運動控制系統協調控制所有機械腿協同運動實現機器人行走。本發明機械腿結構通用、模塊化程度高，進行重構多足機器人時成本低。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種模塊化可重構多足機器人。

背景技術

足式機器人能夠在各種復雜的地形上移動，由于它對非結構環境的高度適應性，與傳統的輪式機器人相比，能夠代替人類在復雜環境下從事各種非預先設定的任務，在人類難以抵達的危險惡劣環境下去執行遠程遙控操作或自主作業任務。由于足式機器人對環境的高度適應性和執行任務的高度靈活性，它在能源開采、核能工業、外星探測、災害搜救、農林采伐和野外考察等方面有廣泛的應用前景。針對不同的應用場景和功能要求，需要定制開發不同類型的多足機器人，但是由于多足機器人之間往往缺乏通用的結構和部件，而且模塊化程度低，導致需要重復設計，結構無法復用，增加了成本。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種模塊化可重構多足機器人，機械腿結構通用、模塊化程度高，進行重構多足機器人時成本低。

本發明的具體實施方式如下：

一種模塊化可重構多足機器人，所述多足機器人包括機器人本體、本體框架、兩對以上機械腿以及多足協調運動控制系統；

機械腿上留有與本體框架固定連接的安裝接口，每對機械腿作為一個模塊通過所述安裝接口固定在本體框架上，兩對以上機械腿沿本體框架縱向安裝實現重構，且每對機械腿關于機器人本體左右對稱，機器人本體上安裝有多足協調運動控制系統，通過多足協調運動控制系統協調控制所有機械腿協同運動實現機器人行走。

進一步地，所述機械腿包括髖關節、膝關節、固定板、腿臂、機械腿足端緩沖部件、減速器及電機；

髖關節由旋轉軸垂直正交的兩個轉動副構成，髖關節通過固定板與膝關節相連，且髖關節的水平轉軸垂直安裝于固定板上，膝關節的轉軸與髖關節的水平旋轉軸平行；所述減速器及電機有三組，設置在固定板上，分別對應驅動髖關節的水平轉軸、豎直轉軸及膝關節的轉軸轉動，固定板和腿臂在髖關節帶動下共同實現在水平平面內和豎直平面內的轉動，腿臂在膝關節帶動下繞膝關節的轉軸實現在豎直平面內的轉動，所述腿臂末端與機械腿足端緩沖部件固定連接。

進一步地，所述機械腿進一步包括同步齒形帶，電機的輸出軸與減速器的輸入軸之間使用同步齒形帶相連。

進一步地，所述多足協調運動控制系統采用雙閉環反饋控制系統，髖關節水平轉軸、豎直轉軸及膝關節轉軸的負載端均設置旋轉變壓器進行位置反饋，每個電機輸入軸端設置光電編碼器進行速度反饋。

進一步地，所述多足協調運動控制系統包括多軸運動控制器、伺服電機驅動器，每組機械腿上設置三個伺服電機驅動器，所述伺服電機驅動器對應驅動每組機械腿的各個電機，所有伺服電機驅動器均與多軸運動控制器連接，多軸運動控制器根據旋轉變壓器和光電編碼器的反饋實現對機械腿每個自由度運動過程中的位置控制。

有益效果：

1、本發明采用模塊化設計的機械腿組件，可以根據應用場景和功能要求快速裝配成四足機器人、六足機器人或其他多足機器人，為多足機器人的運動控制提供通用的測試平臺，機械腿結構通用，無需重新設計、成本低。

2、本發明的機械腿采用同步齒形帶、減速器實現兩級減速，結構緊湊，極大簡化了結構設計。

3、本發明采用雙閉環反饋控制系統，能夠根據旋轉變壓器和光電編碼器的反饋實現對機械腿每個自由度運動過程中的位置的精確控制。