專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)的制作方法
一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)。背景技術(shù)：
目前移動(dòng)機(jī)器人的行走方式主要為輪式、腿式、輪腿混合式三種方式，其中輪式行 走方式是目前應(yīng)用最為廣泛一種方式，其又分為三輪、四輪等形式。但是輪式行走方式存在 諸如以下缺點(diǎn)1)輪子可能存在打滑；2)越障能有有限；3)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。相對(duì)于輪式行 走方式，腿式行走方式具有克服上述缺點(diǎn)的潛力，也具有前者無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如上下樓、 跨越溝渠和障礙、能上陡坡、立地旋轉(zhuǎn)等。研究雙足步行機(jī)器人的原因和目的，主要有以下 幾個(gè)方面希望研制出雙足步行機(jī)構(gòu)，使它們能在許多結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)環(huán)境中行走，以代替人 進(jìn)行作業(yè)或延伸和擴(kuò)大人類(lèi)的活動(dòng)領(lǐng)域；希望更多得了解和掌握人類(lèi)得步行特性，并利用 這些特性為人類(lèi)服務(wù)，例如人造假肢。雙足步行系統(tǒng)具有豐富的動(dòng)力學(xué)特性，在這方面的 研究可以拓寬力學(xué)及機(jī)器人的研究方向；雙足步行機(jī)器人可以作為一種智能機(jī)器人在人工 智能中發(fā)揮重要的作用。目前除了類(lèi)人型雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)外，一直沒(méi)有其它的行走效果顯著的雙腿行 走機(jī)構(gòu)問(wèn)世?，F(xiàn)有的技術(shù)中，類(lèi)人型雙足行走機(jī)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)行走、轉(zhuǎn)彎、下蹲\站起、跑動(dòng)、跳 躍等動(dòng)作，就需增加相應(yīng)的關(guān)節(jié)自由度，也就意味著使用更多的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這一方面增加了 機(jī)構(gòu)腿部的負(fù)載，使得其運(yùn)動(dòng)慣性加大，降低了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的靈活性，另一方面，使得機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)及控制成本都大幅增加。因此，如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)需要的行走 機(jī)構(gòu)對(duì)于機(jī)構(gòu)研究人員來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)急需解決的工作。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、能實(shí)現(xiàn)下蹲、站起、行走、跑動(dòng)及跳 躍運(yùn)動(dòng)的可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)。本發(fā)明應(yīng)用于可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，它包括平臺(tái)(1)、腿一(I)、腿二 (II)；腿一⑴和腿二(II)具有相同的結(jié)構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式；腿一 (I)由第一電機(jī) (4)、第二電機(jī)(5)、主動(dòng)臂一 (6)、輔助臂(7)、第一鉸鏈(8)、可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(9)、腳(10)、第三 電機(jī)(12)、可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(11)、第二鉸鏈(13)、主動(dòng)臂二(14)組成；對(duì)于腿一(I)，通過(guò)控制 第一電機(jī)G)、第二電機(jī)(5)分別帶動(dòng)主動(dòng)臂一(6)、主動(dòng)臂二(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)腳(10) 的抬起及落地運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制第三電機(jī)(1 的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整腳與地面之間的角度；通過(guò)協(xié)調(diào) 控制腿一(I)和腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的下蹲、站起、行走、跑動(dòng)和跳躍運(yùn) 動(dòng)。所說(shuō)的腿(I)和腿(II)具有相同的結(jié)構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式，此種運(yùn)動(dòng)鏈形 式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，所述的腿一(I)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)第一電機(jī)G)、第二電機(jī)(5)以及腿二 (II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)第四電機(jī)O)、第五電機(jī)⑶均安裝于平臺(tái)⑴上，大大減少了雙腿在行走 過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)慣性，提高了機(jī)構(gòu)行走的靈活性。
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所述的腿一(I)、腿二(II)具有可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(9)，能夠根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)環(huán)境，改變可 調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(9)的長(zhǎng)度，從而改變雙腿的長(zhǎng)度，這樣在驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，實(shí)現(xiàn)行走 機(jī)構(gòu)步幅的改變。本發(fā)明的有益效果是1、該機(jī)構(gòu)不僅有很好的行走能力，而且還能實(shí)現(xiàn)跑動(dòng)、跳躍運(yùn)動(dòng)，并且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、 運(yùn)動(dòng)靈活、易于控制。2、閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式的腿結(jié)構(gòu)，具有承載力大、剛性好等特點(diǎn)。3、可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)不同的步幅及行走速度， 應(yīng)用范圍廣。4、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能廣泛應(yīng)用于不同場(chǎng)合的行走機(jī)構(gòu)。
圖1本發(fā)明的可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)的軸側(cè)視圖。圖2本發(fā)明的可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)的左視圖。圖3本發(fā)明的可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)的主視圖。以下結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，它包括平臺(tái)(1)、腿一(I)、腿二(II)；腿一 ⑴和腿二(II)具有相同的結(jié)構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式；腿一 (I)由第一電機(jī)G)、第二電 機(jī)(5)、主動(dòng)臂一(6)、輔助臂(7)、第一鉸鏈(8)、可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(9)、腳(10)、第三電機(jī)(12)、 可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(11)、第二鉸鏈(13)、主動(dòng)臂二(14)組成；對(duì)于腿一(I)，通過(guò)控制第一電機(jī) G)、第二電機(jī)(5)分別帶動(dòng)主動(dòng)臂一(6)、主動(dòng)臂二(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)腳(10)的抬起及 落地運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制第三電機(jī)(1 的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整腳與地面之間的角度；通過(guò)協(xié)調(diào)控制腿一 (I)和腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的下蹲、站起、行走、跑動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。所說(shuō)的腿(I)和腿(II)具有相同的結(jié)構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式，此種運(yùn)動(dòng)鏈形式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所述的腿一⑴的驅(qū)動(dòng)電機(jī)第一電機(jī)G)、第二電機(jī)(5)以及腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)第四電機(jī)O)、第五電機(jī)(3)均安裝于平臺(tái)(1)上，大大減少了雙腿在行走過(guò)程中的運(yùn)動(dòng) 慣性，提高了機(jī)構(gòu)行走的靈活性。所說(shuō)的可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，能夠根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)環(huán)境，改變可調(diào)節(jié)關(guān) 節(jié)(9)的長(zhǎng)度，從而改變雙腿的長(zhǎng)度，這樣在驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)步 幅的改變。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于它包括平臺(tái)(1)、腿一(I)、腿二 (II)；腿一⑴和腿二(II)具有相同的結(jié)構(gòu)，且為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式；腿一 (I)由第一電機(jī) (4)、第二電機(jī)(5)、主動(dòng)臂一 (6)、輔助臂(7)、第一鉸鏈(8)、可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(9)、腳(10)、第三 電機(jī)(12)、可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(11)、第二鉸鏈(13)、主動(dòng)臂二(14)組成；對(duì)于腿一(I)，通過(guò)控制 第一電機(jī)G)、第二電機(jī)(5)分別帶動(dòng)主動(dòng)臂一(6)、主動(dòng)臂二(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)腳(10) 的抬起及落地運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制第三電機(jī)(1 的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整腳與地面之間的角度；通過(guò)協(xié)調(diào) 控制腿一(I)和腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的下蹲、站起、行走、跑動(dòng)和跳躍運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，其特征為所述的腿一(I) 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)第一電機(jī)G)、第二電機(jī)(5)以及腿二(II)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)第四電機(jī)O)、第五電機(jī) ⑶均安裝于平臺(tái)(1)上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，其特征為所述的所有桿件 之間的鉸鏈均為轉(zhuǎn)動(dòng)副。
4.如權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，其特征為所述的腿一(I)、 腿二(II)具有可調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(9)。
全文摘要
本發(fā)明公布一種可調(diào)關(guān)節(jié)長(zhǎng)度的雙腿行走機(jī)構(gòu)，涉及移動(dòng)機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)器械等技術(shù)領(lǐng)域。本機(jī)構(gòu)由平臺(tái)、兩條長(zhǎng)度可調(diào)的腿和兩足組成；這兩條腿具有相同的閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈形式；每一條腿有兩個(gè)自由度由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；腿和足連接處具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；通過(guò)控制每一條腿的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可協(xié)調(diào)兩腿運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的站起、下蹲、俯仰以及行走、跑動(dòng)、跳躍運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果是該機(jī)構(gòu)不僅有很好的行走能力，而且還能實(shí)現(xiàn)跑動(dòng)、跳躍運(yùn)動(dòng)，并且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、易于控制，可應(yīng)于移動(dòng)機(jī)器人的行走以及相關(guān)的行走裝置。
文檔編號(hào)B62D57/032GK102107688SQ20111007188
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者李彬, 趙新華 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)