[實用新型]一種四足機器人單腿結構

有效

• 申請號: 202020137163.5
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN211617913U
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 姚立綱;王博;陳海強;蔡永武
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 吳志龍;蔡學俊

本實用新型提供一種四足機器人單腿結構，包括機架及位于機架下方的小腿架，小腿架的上部兩側各鉸接有一平行設置的大腿板，機架下部固定連接有第一電機，其中一個大腿板與第一電機的輸出端固定連接，另一個大腿板與機架鉸接連接，兩個大腿板上端擺動處同軸設置，所述小腿架中部還鉸接有連桿，連桿的上端鉸接有一曲柄，機架上還固定有第二電機，第二電機的輸出端與曲柄的上端固定連接，曲柄的下端與連桿上端鉸接連接，小腿架下端固定有弧形足部，本實用新型結構簡單緊湊、響應迅速、傳力效果好，利用兩個電機實現大腿板的擺動及小腿板之間形成的膝關節的擺動，避免了在膝關節處直接安裝電機造成腿部慣性大的問題，有利于實現小腿的及時響應，便于安裝調試。

技術領域

本實用新型涉及一種四足機器人單腿結構。

背景技術

目前，腿足式機器人由于因其出色的運動能力和優異的負載能力，在野外運輸、行星探測、軍事作戰、反恐救援等非結構化環境下扮演著不可替代的角色。四足仿生機器人從仿生學角度觀察更接近四足哺乳動物，與單足、雙足機器人相比動態行走條件更易于保證，更能適應復雜的地形，而與六足及以上多足機器人相比結構更簡單，機構的冗余和控制復雜程度更低。四足機器人不僅能以靜態步行的方式在崎嶇復雜的地形上行走，還能以動態步行的方式在平地上高速行走，還能實現大負載的運輸需求，具備在非結構環境中的實用潛力和應用價值。

國內外足式機器人腿部結構大多在關節處直接添加驅動電機來驅動關節的運動，此類設計簡單有效，但是機器人腿部質量大，載荷主要集中在各關節處，直接影響了腿部的靈活性和強度。針對這一問題，本發明提出將電機轉移到機架上，通過曲柄連桿機構來實現膝關節的運動控制的方法。

發明內容

本實用新型對上述問題進行了改進，即本實用新型要解決的技術問題是現有的足式機器人腿部結構大多在關節處直接添加驅動電機來驅動關節的運動，機器人腿部質量大，載荷主要集中在各關節處，直接影響了腿部的靈活性和強度。

本實用新型的具體實施方案是：一種四足機器人單腿結構，包括機架及位于機架下方的小腿架，所述小腿架的上部兩側各鉸接有一平行設置的大腿板，所述機架下部固定連接有第一電機，所述其中一個大腿板與第一電機的輸出端固定連接，另一個大腿板與機架鉸接連接，兩個大腿板上端擺動處同軸設置，所述小腿架中部還鉸接有連桿，所述連桿的上端鉸接有一曲柄，所述機架上還固定有第二電機，所述第二電機的輸出端與曲柄的上端固定連接，曲柄的下端與連桿上端鉸接連接，所述小腿架下端固定有弧形足部。

進一步的，所述機架包括頂板及固定于頂部由頂板向下部延伸的一對豎向支撐板，所述第一電機及第二電機分別固定于兩個豎向支撐板上且輸出軸相向設置。

進一步的，所述小腿架下端固定有足端連接塊，所述弧形足部固定于足端連接塊上。

進一步的，所述小腿架由一對平行設置的小腿板構成，一對小腿板之間經連接柱固定連接。

進一步的，所述小腿架上部兩側與大腿板經貫穿的軸桿實現鉸接連接，所述軸桿兩端螺紋連接有螺母，小腿架兩側與大腿板之間還設置有膝關節墊片，軸桿與小腿架之間經軸承實現與小腿架鉸接連接。

進一步的，所述連桿下端套于連接柱外部，連桿上端經貫穿連桿及曲柄下端的光軸螺栓實現曲柄與連桿的鉸接連接。

進一步的，所述弧形足部材料為彈性橡膠。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型結構簡單緊湊、響應迅速、傳力效果好，利用兩個電機實現大腿板的擺動及與小腿板之間形成的膝關節的擺動，避免了在膝關節處直接安裝電機造成腿部慣性大的問題，有利于實現小腿的及時響應，便于安裝調試。大腿板、小腿架、曲柄、連桿構成四連桿機構，能顯著提高足端的響應速度，在所述的足部下端鉸接有半圓形的彈性材料的彈性足端，所述的足底可以根據地面調整接觸點，并可吸收一定的地面緩沖，使得四足機器人行走更加平穩。

附圖說明