一種足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及足式機(jī)器人技術(shù)，具體為一種足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]足式機(jī)器人憑借其在行走過程中與地面的非連續(xù)接觸特性表現(xiàn)出了很強(qiáng)的適應(yīng)性，尤其在有障礙物的通道上或很難接近的工作場地上具有更廣闊的發(fā)展前景，因此被廣泛應(yīng)用于搶險救災(zāi)、排雷排爆、地址勘探、娛樂及民用等領(lǐng)域。
[0003]機(jī)器人腿是機(jī)器人的重要組成部分，對足式機(jī)器人運(yùn)動起著非常重要的作用。因此要使足式機(jī)器人能夠更好的工作，腿的設(shè)計(jì)尤為重要。目前常見的足式機(jī)器人多數(shù)采用電機(jī)(步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)等)作為關(guān)節(jié)驅(qū)動源，結(jié)構(gòu)簡單，控制容易，但機(jī)器人的運(yùn)動能力會因此大幅度降低。雖然通過增加腿部運(yùn)動關(guān)節(jié)的自由度，可以提高足式機(jī)器人的靈活性，但這樣會增加控制難度，同時機(jī)器人的制作成本及其機(jī)器人的整體重量也會相應(yīng)的增加，導(dǎo)致機(jī)器人的負(fù)載能力減少，運(yùn)動速度降低和靈活性下降，例如浙江工業(yè)大學(xué)吳華林等人設(shè)計(jì)的四足機(jī)器人模型(專利申請?zhí)?201420480836.1)以和浙江工業(yè)大學(xué)葉孝璐設(shè)計(jì)的交叉式四足機(jī)器人(專利申請?zhí)?201410833599.7)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)。該腿部結(jié)構(gòu)采用桿機(jī)構(gòu)，具有三個驅(qū)動電機(jī)，能夠減輕腿部的質(zhì)量，降低能耗，同時能夠較大幅度的增大負(fù)載能力，為解決現(xiàn)有足式機(jī)器人高能耗及環(huán)境適應(yīng)性問題奠定了基礎(chǔ)，具有很好的應(yīng)用前景。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)包括提升系統(tǒng)、推動系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)、支撐板、末端桿和機(jī)架；
[0006]所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)和提升桿；所述提升電機(jī)通過螺釘和支撐板固定連接，提升桿通過法蘭和提升電機(jī)連接，提升電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動提升桿運(yùn)動；所述提升桿與末端桿非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動；
[0007]所述推動系統(tǒng)主要包括推動電機(jī)、短推動桿、長推動桿、一號短軸和二號短軸；所述推動電機(jī)通過螺釘和支撐板固定連接；所述短推動桿通過法蘭和推動電機(jī)連接，推動電機(jī)帶動短推動桿轉(zhuǎn)動；所述二號短軸和短推動桿焊接在一起；所述長推動桿通過軸承、軸承端蓋和二號短軸非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動；所述一號短軸和末端桿焊接在一起，長推動桿通過軸承、軸承端蓋和一號短軸非固定連接，末端桿和長推動桿可以相對轉(zhuǎn)動；
[0008]所述擺動系統(tǒng)主要包括擺動電機(jī)和支撐軸。所述擺動電機(jī)通過法蘭、螺釘和機(jī)架固定連接；所述支撐板通過帶螺紋的法蘭和擺動電機(jī)連接，擺動電機(jī)帶動支撐板轉(zhuǎn)動；所述支撐軸通過螺釘和支撐板固定連接，并通過軸承、軸承端蓋和機(jī)架非固定連接，兩者可相對轉(zhuǎn)動。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0010]1、桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)巧妙，能夠減輕腿部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，降低能耗，同時能夠較大幅度的增大負(fù)載能力；
[0011]2、采用三個伺服電機(jī)分別作為提升電機(jī)、推動電機(jī)和擺動電機(jī)，通過其中兩個電機(jī)(提升電機(jī)和推動電機(jī))的協(xié)調(diào)控制桿結(jié)構(gòu)，使腿末端的運(yùn)動軌跡更加快速、準(zhǔn)確，同時通過擺動電機(jī)的調(diào)節(jié)，機(jī)器人可以具有較強(qiáng)的機(jī)體平衡能力，在劇烈的側(cè)面沖擊作用下，能夠保持平衡；
[0012]3、三個電機(jī)協(xié)調(diào)工作，能夠根據(jù)需要實(shí)時調(diào)節(jié)機(jī)器人的重心，使得機(jī)器人能夠采用多種步態(tài)，快速、穩(wěn)定的運(yùn)行；
[0013]4、本發(fā)明的四足腿部結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用性，可用于二足、四足、六足、八足等機(jī)器人領(lǐng)域，具有很好的前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的正面整體立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的背面整體立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的焊接件2號推動桿的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的I號短軸和末端桿焊接件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的焊接件提升桿立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6為本發(fā)明足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)一種實(shí)施例的支撐軸的立體形狀結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。但本申請的權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于所述實(shí)施例的描述范圍。
[0021]本發(fā)明設(shè)計(jì)的足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)(簡稱腿部結(jié)構(gòu)，參見圖1-6)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)包括提升系統(tǒng)、推動系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)、支撐板4、末端桿7和機(jī)架。
[0022]所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)2和提升桿6，所述提升電機(jī)2通過螺釘和支撐板4固定連接；所述提升桿6通過法蘭和提升電機(jī)2連接，提升電機(jī)2轉(zhuǎn)動帶動提升桿6運(yùn)動；所述末端桿7通過軸承和軸承、軸承端蓋和提升桿6非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動(參見圖 1、2、5)。
[0023]所述推動系統(tǒng)主要包括推動電機(jī)3、短推動桿12、長推動桿9、一號短軸8和二號短軸10。所述推動電機(jī)3通過螺釘和支撐板4固定連接；所述短推動桿12通過法蘭和推動電機(jī)3連接，推動電機(jī)3帶動短推動桿12轉(zhuǎn)動；所述二號短軸10和短推動桿12焊接在一起；所述長推動桿9通過軸承、軸承端蓋和二號短軸10非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動；所述末端桿7和一號短軸8焊接在一起，長推動桿9通過軸承、軸承端蓋和一號短軸8非固定連接，使得末端桿7和長推動桿9可以相對轉(zhuǎn)動(參見圖1、2、3)。
[0024]所述擺動系統(tǒng)主要包括擺動電機(jī)1、支撐軸11。所述擺動電機(jī)I通過法蘭、螺釘和機(jī)架5固定連接；所述支撐板4通過帶螺紋的法蘭和擺動電機(jī)I連接，擺動電機(jī)I帶動支撐板4轉(zhuǎn)動；所述支撐軸11通過螺釘和支撐板4固定連接，并通過軸承、軸承端蓋和機(jī)架5非固定連接，兩者可相對轉(zhuǎn)動(參見圖1、2、6)。
[0025]本發(fā)明腿部結(jié)構(gòu)的工作原理和過程為:當(dāng)腿部結(jié)構(gòu)工作時，提升電機(jī)2和推動電機(jī)3協(xié)調(diào)工作，完成腿部的前進(jìn)或者后退運(yùn)動。提升電機(jī)2轉(zhuǎn)動，帶動提升桿6轉(zhuǎn)動，提升桿6帶動末端桿7運(yùn)動:同時推動電機(jī)3轉(zhuǎn)動，帶動短推動桿12，短推動桿12帶動長推動桿9，長推動桿9帶動末端桿7運(yùn)動。在這個過程中，兩個電機(jī)協(xié)調(diào)工作，共同作用，從而完成前進(jìn)或者后退運(yùn)動。當(dāng)擺動電機(jī)I轉(zhuǎn)動時，帶動支撐板4轉(zhuǎn)動，從而帶動整個桿結(jié)構(gòu)系統(tǒng)完成內(nèi)外擺動。
[0026]本發(fā)明的腿部結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用性，盡管實(shí)施例給出的是四足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，但不能理解，本發(fā)明實(shí)際可用于二足、六足、八足等足式機(jī)器人領(lǐng)域，具有很好的前景。
[0027]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)包括提升系統(tǒng)、推動系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)、支撐板、末端桿和機(jī)架； 所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)和提升桿；所述提升電機(jī)通過螺釘和支撐板固定連接，提升桿通過法蘭和提升電機(jī)連接，提升電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動提升桿運(yùn)動；所述提升桿與末端桿非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動； 所述推動系統(tǒng)主要包括推動電機(jī)、短推動桿、長推動桿、一號短軸和二號短軸；所述推動電機(jī)通過螺釘和支撐板固定連接；所述短推動桿通過法蘭和推動電機(jī)連接，推動電機(jī)帶動短推動桿轉(zhuǎn)動；所述二號短軸和短推動桿焊接在一起；所述長推動桿通過軸承、軸承端蓋和二號短軸非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動；所述一號短軸和末端桿焊接在一起，長推動桿通過軸承、軸承端蓋和一號短軸非固定連接，末端桿和長推動桿可以相對轉(zhuǎn)動； 所述擺動系統(tǒng)主要包括擺動電機(jī)和支撐軸，所述擺動電機(jī)通過法蘭、螺釘和機(jī)架固定連接；所述支撐板通過帶螺紋的法蘭和擺動電機(jī)連接，擺動電機(jī)帶動支撐板轉(zhuǎn)動；所述支撐軸通過螺釘和支撐板固定連接，并通過軸承、軸承端蓋和機(jī)架非固定連接，兩者可相對轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的腿部結(jié)構(gòu)用于做兩足、六足或八足的足式機(jī)器人的機(jī)械腿。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種足式機(jī)器人的四足腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于該腿部結(jié)構(gòu)包括提升系統(tǒng)、推動系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)、支撐板、末端桿和機(jī)架；提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)和提升桿；提升電機(jī)和支撐板固定連接，提升桿和提升電機(jī)連接，提升電機(jī)帶動提升桿運(yùn)動；提升桿與末端桿非固定連接，兩者可相對轉(zhuǎn)動；推動系統(tǒng)主要包括推動電機(jī)、短推動桿、長推動桿、一號短軸和二號短軸；所述一號短軸和末端桿焊接在一起，長推動桿和一號短軸非固定連接，末端桿和長推動桿可相對轉(zhuǎn)動；擺動系統(tǒng)主要包括擺動電機(jī)和支撐軸，擺動電機(jī)和機(jī)架固定連接；支撐板和擺動電機(jī)連接，擺動電機(jī)帶動支撐板轉(zhuǎn)動；支撐軸和支撐板固定連接，并和機(jī)架非固定連接，兩者可相對轉(zhuǎn)動。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN104925163
【申請?zhí)枴緾N201510404448
【發(fā)明人】萬媛, 劉翔宇
【申請人】陜西九立機(jī)器人制造有限公司, 河北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月10日