[發明專利]一種可切換自由度的足式機器人的腿部機構

有效

• 申請號: 202011236312.4
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112319648B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 徐琳;張鴻洋;張毓振;戴訓;曹小宇;吳佳俊;蘭兆剛;侯振民
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 樂綜勝

本發明公開了一種可切換自由度的足式機器人的腿部機構，包括切換自由度浮動機構、曲柄、曲柄連桿、單自由度電機、雙自由度電機、四連桿機構、腳板連桿和腳板，曲柄連桿的一端通過曲柄與單自由度電機連接，并與切換自由度浮動機構連接，雙自由度電機通過四連桿機構分別與切換自由度浮動機構和腳板連桿的上端連接，腳板連桿的上端與曲柄連桿的另一端鉸接，腳板連桿的下端與腳板連接。本發明能適應多種不同的路況，提高行進速度和通過性，既增強機器人步態運動時的步態平順性，又大大降低的控制的難度。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種可切換自由度的足式機器人的腿部機構。

背景技術

隨著時代的發展與進步，多足機器人的可靠性和靈活性使得其被廣泛應用于諸多領域。其中六足移動機器人在多足機器人中占據重要地位，六足機器人很好的彌補了兩足與四足機器人缺乏一定的平穩特征與負載性的缺點，同時又防止了八足機器人結構繁瑣，控制困難的問題。因此六足機器人的探索與發展可以產生重大的社會效用與內涵。

而目前六足機器人也存在著一些問題，如足部的結構的設計優化，步態的協調控制穩定性等。為了解決這些問題，本專利提出一種可切換自由度的足式機器人的腿部機構，在機器人腿部機構上進行了優化，采用可切換自由度的足部機構后可使得機器人步態的穩定性更強，于此同時還降低了控制難度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的上述缺陷，提供了一種可切換自由度的足式機器人的腿部機構，能適應多種不同的路況，提高行進速度和通過性，既增強機器人步態運動時的步態平順性，又大大降低的控制的難度。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種可切換自由度的足式機器人的腿部機構，包括切換自由度浮動機構、曲柄、曲柄連桿、單自由度電機、雙自由度電機、四連桿機構、腳板連桿和腳板，曲柄連桿的一端通過曲柄與單自由度電機連接，并與切換自由度浮動機構連接，雙自由度電機通過四連桿機構分別與切換自由度浮動機構和腳板連桿的上端連接，腳板連桿的上端與曲柄連桿的另一端鉸接，腳板連桿的下端與腳板連接。

按照上述技術方案，切換自由度浮動機構包括雙自由度液壓缸和上端單自由度液壓缸，雙自由度液壓缸的一端與上端單自由度液壓缸的一端鉸接，上端單自由度液壓缸的另一端與曲柄連桿鉸接，雙自由度液壓缸的另一端與四連桿機構連接。

按照上述技術方案，四連桿機構包括雙自由度連桿、側邊連桿和下端液壓桿連桿，雙自由度液壓缸的缸體分別與雙自由度連桿的一端和側邊連桿的一端鉸接，雙自由度液壓缸的液壓桿與上端單自由度液壓缸的一端鉸接，側邊連桿的另一端與下端液壓桿連桿的一端鉸接，上端單自由度液壓缸的另一端與曲柄連桿的一端鉸接，下端液壓桿連桿的另一端與雙自由度連桿的另一端、曲柄連桿的另一端和腳板連桿鉸接于一點，雙自由度電機的輸出軸與雙自由度連桿連接。

按照上述技術方案，下端液壓桿連桿與腳板連桿之間連接有下端液壓缸。

按照上述技術方案，腳板與腳板連桿連接有角接觸球軸承。

按照上述技術方案，下端液壓缸的兩端通過止推軸承分別與下端液壓桿連桿和腳板連桿連接。

按照上述技術方案，單自由度電機通過角接觸球軸承與曲柄連接，雙自由度電機通過角接觸球軸承與雙自由度連桿連接。

按照上述技術方案，所述的腿部機構具有兩種自由度切換模式，分別為單自由度模式和雙自由度模式，單自由度模式時，上端單自由度液壓缸和雙自由度液壓缸均保持鎖定狀態，不進行伸縮變化，單自由度電機轉動，雙自由度電機不轉動；雙自由度模式時，單、雙自由度電機驅動腿部機構的同時配合隨動的上端單自由度液壓桿和雙自由度液壓桿。

本發明具有以下有益效果：