[發明專利]基于四連桿機構的四足機器人

有效

• 申請號: 201811644265.X
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109606501B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 馬引航
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 衡陽市科航專利事務所 43101
• 代理人: 劉政旺

基于四連桿機構的四足機器人，包括底座和腿；四條腿兩兩對稱安裝在底座前端兩側和后端兩側；腿包括基座、四連桿機構、電機B、橫桿、聯接器、豎桿及剪叉式伸縮架；四連桿機構為平面鉸鏈四連桿機構，其包括曲柄、搖桿和連桿；曲柄和搖桿的前端分別鉸接在基座上，曲柄的后端與鉸接連桿的前端鉸接，搖桿的后端與連桿中部鉸接；電機B驅動曲柄繞其前端鉸接處轉動；剪叉式伸縮架從上端至下端設有多個鉸接點，剪叉式伸縮架在其最上端的鉸接點處與聯接器連接，并通過除最下端鉸接點外的任一鉸接點與豎桿下端端頭連接。本發明的優點在于，四足機器人的腿采用了四連桿機構驅動，僅需一個電機驅動即可實現行走功能，其制造成本較低，電控設計難度較小。

技術領域

本發明涉及足式機器人技術領域，特別是一種基于四連桿機構的四足機器人。

背景技術

足式機器人是集機械、電子、計算機、傳感器、控制技術等多門學科為一體的綜合技術，反應了一個國家的智能化和自動化的研究水平，同時也是一個國家高科技技術的綜合表現。足式機器人有優于輪式、履帶式和蠕動式機器人的出色表現，擁有多種步態，而且具有一定的越障功能，這大大提高了機器人的應用范圍，特別是在復雜地形條件下進行探險、勘察等領域都能得到廣泛的應用。

足式機器人中以四足機器人尤為常見，現有四足機器人多為仿生式(仿狗或仿馬)，其腿部運動解耦復雜，而且一條腿需要至少三個電機(腳踝處1個、膝蓋處1個、髖部至少1個)驅動，每個邁步動作都需要腳踝、膝蓋、髖部的電機差速正反轉來實現，并且這三處的電機要求耦合良好，對電控要求十分的高。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，而提供一種基于四連桿機構的四足機器人。它解決了現有的仿生式四足機器人單條腿需要至少三個電機驅動，其制造成本高及電控設計難度大的問題。

本發明的技術方案是：基于四連桿機構的四足機器人，包括底座和腿；四條腿兩兩對稱安裝在底座前端兩側和后端兩側；腿包括基座、四連桿機構、電機B、橫桿、聯接器、豎桿及剪叉式伸縮架；四連桿機構為平面鉸鏈四連桿機構，其包括曲柄、搖桿和連桿；曲柄和搖桿的前端分別鉸接在基座上，曲柄的后端與連桿的前端鉸接，搖桿的后端與連桿中部鉸接；電機B固接在基座上，并與四連桿機構的曲柄關聯，以驅動曲柄繞其前端鉸接處轉動；橫桿呈水平布置，其兩端分別連接在基座上；聯接器活動套裝在橫桿上；豎桿呈豎直布置，其上端與連桿的后端鉸接，下端與聯接器活動插裝并從聯接器內穿出；剪叉式伸縮架從上端至下端設有多個鉸接點，剪叉式伸縮架在其最上端的鉸接點處與聯接器連接，并通過除最下端鉸接點外的任一鉸接點與豎桿下端端頭連接。

本發明進一步的技術方案是：底座包括兩個方形框架和設在兩個方形框架之間的條形板，條形板的一端與一個方形框架的角點處鉸接，條形板的另一端與另一個方形框架的角點處固接；四條腿中，其中兩條安裝在一個方形框架與條形板鉸接處角點兩側相鄰的兩個角點處，另外兩條安裝在另一個方形框架與條形板固接處角點兩側相鄰的兩個角點處。

本發明再進一步的技術方案是：底座與腿之間設有轉向驅動機構；轉向驅動機構包括電機A、齒輪A、齒輪B、臥式軸座、平面推力球軸承及轉軸；電機A固接在底座的方形框架上，其機軸豎直伸出；齒輪A固接在電機A的機軸上；齒輪B固接在轉軸上并與齒輪A嚙合；臥式軸座安裝在轉軸上并位于齒輪B與基座之間，其上端與基座固定連接，其下端與齒輪B固定連接；平面推力球軸承套裝在轉軸上并位于齒輪B與底座的方形框架之間；轉軸通過平面推力球軸承豎直活動安裝在底座的方形框架上。

本發明更進一步的技術方案是：四連桿機構的曲柄為可調節長度的伸縮桿，曲柄包括內芯桿、外套管及鎖定銷，內芯桿上設有多個沿其長度方向間隔布置的銷孔A，外套管活動套裝在內芯桿上，其上設有沿其長度方向間隔布置的銷孔B，當外套管在內芯桿上移動時，其上的銷孔B依次對應內芯桿上的每一個銷孔A，鎖定銷穿過銷孔B和銷孔A而將外套管和內芯桿固連為一體。