轉(zhuǎn)動驅(qū)動的并聯(lián)六足步行機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及步行機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種轉(zhuǎn)動驅(qū)動的并聯(lián)六足步行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]足式機(jī)器人被廣泛用于復(fù)雜地面環(huán)境下的偵查、運輸?shù)热蝿?wù)，如:核電站災(zāi)害之后的探查工作、地震或塌方之后的救援任務(wù)等。與輪式及履帶式機(jī)器人不同，足式機(jī)器人能夠靈活選取獨立的落腳點來完成運動過程。足式機(jī)器人將機(jī)身與地面復(fù)雜環(huán)境通過機(jī)械腿隔離，使機(jī)身能夠在其他機(jī)器人難以運動的環(huán)境下完成既定任務(wù)。機(jī)器人的足數(shù)越多，穩(wěn)定性就會越好，但是結(jié)構(gòu)和控制就會愈加復(fù)雜。六足機(jī)器人具有較好的穩(wěn)定性與作業(yè)能力，能夠成為作業(yè)平臺完成多種任務(wù)。在足式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，并聯(lián)式腿結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，可提高機(jī)器人的載重自重比，同時使機(jī)身運動更加平穩(wěn)。并聯(lián)腿驅(qū)動器集中布置，利于機(jī)體防護(hù)。但現(xiàn)有并聯(lián)結(jié)構(gòu)腿通常形式復(fù)雜、構(gòu)件數(shù)目較多、驅(qū)動器布置容易干涉、工作空間小，阻礙了高速高承載能力的發(fā)揮。因此，提供一種結(jié)構(gòu)簡單靈活，機(jī)構(gòu)輕便的六足機(jī)器人，成為目前行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種轉(zhuǎn)動驅(qū)動的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，該機(jī)器人足數(shù)多、穩(wěn)定性好，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、活動靈活的特點，可以解決現(xiàn)有并聯(lián)結(jié)構(gòu)步行機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置繁瑣、易干涉的問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0005]一種轉(zhuǎn)動驅(qū)動的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，包括機(jī)架以及六條并聯(lián)驅(qū)動腿，所述六條并聯(lián)驅(qū)動腿均布于機(jī)架上并對稱安裝，其中每一條并聯(lián)驅(qū)動腿均相對機(jī)架具有三個自由度，所述機(jī)架在六條并聯(lián)驅(qū)動腿的配合下具有三維平移和三維轉(zhuǎn)動共六個自由度；
[0006]所述每一條并聯(lián)驅(qū)動腿均包括:并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)，所述并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)之間通過等效球鉸a連接。
[0007]優(yōu)選地，所述并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)為三支鏈結(jié)構(gòu)，包括第一驅(qū)動支鏈、第二驅(qū)動支鏈、第三驅(qū)動支鏈和動平臺；其中，所述第一驅(qū)動支鏈包括搖桿a和連桿a，所述搖桿a的一端通過轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，搖桿a的另一端通過虎克鉸與連桿a的一端活動連接；所述連桿a的另一端固連動平臺；所述第二驅(qū)動支鏈和第三驅(qū)動支鏈均包括搖桿b和連桿b，所述搖桿b的一端通過轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，搖桿b的另一端通過虎克鉸與連桿b的一端活動連接，所述連桿b的另一端通過球副與動平臺活動連接；所述動平臺的末端通過等效球鉸a與腿部機(jī)構(gòu)連接。
[0008]優(yōu)選地，所述并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)還包括直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)固定于機(jī)架上，所述搖桿a和搖桿b分別通過直流伺服電機(jī)直接驅(qū)動。
[0009]優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動支鏈、第二驅(qū)動支鏈、第三驅(qū)動支鏈具有任意的空間布置形式。
[0010]優(yōu)選地，所述腿部機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動桿、連架桿、腿部連桿和小腿桿件；其中，所述連架桿的兩端分別與驅(qū)動桿的一端和小腿桿件活動連接，所述連架桿同時與機(jī)架活動連接，所述驅(qū)動桿的另一端通過等效球鉸a與動平臺連接，所述腿部連桿的兩端分別活動連接到驅(qū)動桿和小腿桿件上。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述小腿桿件的末端安裝有足部緩沖結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，所述腿部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動桿、連架桿、腿部連桿和小腿桿件位于同一平面上，形成平面四桿機(jī)構(gòu)；其中，連架桿與機(jī)架通過虎克鉸連接，使所述平面四桿機(jī)構(gòu)能夠相對機(jī)架進(jìn)行側(cè)向擺動。
[0013]本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)動驅(qū)動的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)為三支鏈結(jié)構(gòu)，三個直流伺服電機(jī)分別直接驅(qū)動三根搖桿，進(jìn)而通過三根連桿控制動平臺的三維運動，動平臺驅(qū)動腿部機(jī)構(gòu)進(jìn)行空間運動；腿部機(jī)構(gòu)為四桿結(jié)構(gòu)，連架桿的中間部位鉸接于機(jī)架上，兩端分別鉸接驅(qū)動桿和小腿桿件。驅(qū)動桿和小腿桿件在另一端由腿部連桿連接；驅(qū)動桿一端通過等效球鉸連接到動平臺上。六條并聯(lián)驅(qū)動腿采用相同的腿部形式，通過一定的步態(tài)可以實現(xiàn)機(jī)器人的全方位運動。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單靈活，機(jī)構(gòu)輕便，行走穩(wěn)定，適應(yīng)性好，適用于非結(jié)構(gòu)地形條件下的高速、高負(fù)載運輸作業(yè)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0015]1、通過伺服電機(jī)直接驅(qū)動并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的搖桿，選取合適的伺服電機(jī)與桿件長度，來滿足驅(qū)動需求，省去了復(fù)雜笨重的減速傳動機(jī)構(gòu)，使并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)量大大減少，易于空間布置，防止機(jī)器人運動過程中的自身干涉。輕便的驅(qū)動機(jī)構(gòu)能夠降低六足步行機(jī)器人的自重，同時提升機(jī)器人的運動速度與負(fù)載能力。
[0016]2、并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)置于腿部機(jī)構(gòu)上方，主要運動部件是搖桿，可以通過質(zhì)量分配將并聯(lián)驅(qū)動腿的重心置于髖關(guān)節(jié)處，最大程度地降低腿部機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量，在不影響腿部機(jī)構(gòu)剛度與強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步提升運動速度。
[0017]3、腿部機(jī)構(gòu)由一套平面四桿機(jī)構(gòu)組成，所述平面四桿機(jī)構(gòu)的連架桿與機(jī)架通過虎克鉸連接，在保證足尖擁有足夠的運動自由度的前提下，最大程度地降低機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度與設(shè)計、分析、控制的難度，也進(jìn)一步減少了機(jī)器人運動過程中因為結(jié)構(gòu)繁瑣而產(chǎn)生的自身干涉，擴(kuò)大了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運動空間。
[0018]4、六足步行機(jī)器人的每一條并聯(lián)驅(qū)動腿自身結(jié)構(gòu)簡單、輕便，在相同的機(jī)身尺寸限制下，為機(jī)器人的其他負(fù)載設(shè)備提供了充足的空間。六條并聯(lián)驅(qū)動腿采用相同的結(jié)構(gòu)形式，通過不同的布置方式，可以實現(xiàn)步行機(jī)器人不同的運動特點。當(dāng)六條腿分為兩組，左右并排貼合安裝時，可以容許較為瘦長的機(jī)架設(shè)計，使機(jī)器人輕易通過狹窄地帶。當(dāng)六條腿呈中心對稱布置時，機(jī)身中部留有很大空間用于裝載作業(yè)設(shè)備，機(jī)器人運動及其平穩(wěn)，適于長時間高穩(wěn)定性作業(yè)。
[0019]5、本發(fā)明是一個六自由度冗余驅(qū)動集行走、操作一體的移動平臺，用于運動的并聯(lián)驅(qū)動腿結(jié)構(gòu)簡單靈活，機(jī)構(gòu)輕便，避免自身干涉，運動空間大，行走穩(wěn)定，適應(yīng)性好，適用于非結(jié)構(gòu)地形條件下的高速、高負(fù)載運輸作業(yè)。
【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明其中一條并聯(lián)驅(qū)動機(jī)械腿的細(xì)節(jié)圖。
[0023]圖中:1為機(jī)架、2為并聯(lián)機(jī)械腿，3為伺服電機(jī)、4為驅(qū)動搖桿、5為驅(qū)動連桿、6為動平臺、7為驅(qū)動桿、8為連架桿、9為腿部連桿、10為小腿桿件、11為足部。
【具體實施方式】
[0024]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]實施例
[0026]本實施例提供了一種轉(zhuǎn)動驅(qū)動的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，包括機(jī)架和六條并聯(lián)驅(qū)動腿。所述并聯(lián)驅(qū)動腿安裝于機(jī)架上，包括并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)。并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)為三支鏈結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動電機(jī)、三根搖桿、三根連桿及動平臺。三個驅(qū)動電機(jī)固定在機(jī)架上，分別直接驅(qū)動三根搖桿，通過三根連桿控制動平臺的三維運動，動平臺驅(qū)動腿部機(jī)構(gòu)進(jìn)行空間運動；腿部機(jī)構(gòu)為四桿結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動桿、連架桿、腿部連桿及小腿桿件。連架桿中間鉸接于機(jī)架上，兩端分別鉸接驅(qū)動桿和小腿桿件。驅(qū)動桿和小腿桿件在另一端由腿部連桿連接。驅(qū)動桿一端通過等效球鉸連接到動平臺上。小腿桿件末端有足部緩沖機(jī)構(gòu)。六條并聯(lián)驅(qū)動腿采用相同的腿部形式，通過一定的步態(tài)可以實現(xiàn)機(jī)器人的全方位運動。
[0027]依照本發(fā)明較佳實施例所述的并聯(lián)驅(qū)動六足步行機(jī)器人，安裝有六條并聯(lián)驅(qū)動腿，每一條并聯(lián)驅(qū)動腿包括并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)，兩者之間由一個等效球鉸連接。
[0028]依照本發(fā)明較佳實施例，所述的每一個并聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括第一驅(qū)動支鏈、第二