移動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)方向V呈一定角度，且擺動(dòng)腿L1、R2、L3的足尖觸地，為了使得機(jī)器人能夠沿V方向前行，髖關(guān)節(jié)需要向機(jī)器人本體提供相對(duì)于擺動(dòng)腿L1、R2、L3足尖逆時(shí)針(如圖7b中Tl方向所示)轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，以使機(jī)器人重心前傾，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前行，此時(shí)，第一擺動(dòng)組的鎖止機(jī)構(gòu)依舊鎖止各擺動(dòng)腿L1、R2、L3的延伸臂。與此同時(shí)或延后地，第二擺動(dòng)組的鎖止機(jī)構(gòu)解鎖斷開鎖止機(jī)構(gòu)，使得第二擺動(dòng)組中的各擺動(dòng)腿Rl、L2、R3的機(jī)械臂支架在重力的作用下相對(duì)其所在的延伸臂下降，機(jī)器人的重心下降，此時(shí)，存儲(chǔ)其中的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在機(jī)器人重心下降的過程中，使得機(jī)器人本體相對(duì)于第一擺動(dòng)組足尖豎直向下移動(dòng)，由于機(jī)器人的重心已經(jīng)前傾，因此，此時(shí)機(jī)器人勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)器人本體相對(duì)于擺動(dòng)腿L1、R2、L3足尖逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的動(dòng)能，從而為機(jī)器人提供了前行時(shí)的部分力矩。直到第二擺動(dòng)組中各擺動(dòng)腿R1、L2、R3的機(jī)械臂支架相對(duì)于其所在的延伸臂下降至最低點(diǎn)時(shí)，第二擺動(dòng)組中各鎖止機(jī)構(gòu)再次鎖止各自對(duì)應(yīng)的延伸臂，此時(shí)，機(jī)器人的姿態(tài)如圖7b所示。
[0048]請(qǐng)參考圖7c，在第二擺動(dòng)組中各擺動(dòng)腿Rl、L2、R3的機(jī)械臂支架相對(duì)于其所在的延伸臂下降至最低點(diǎn)后，第一擺動(dòng)組的擺動(dòng)腿L1、R2、L3抬起前擺，此時(shí)，機(jī)器人本體由第二擺動(dòng)組支撐于地面。
[0049]請(qǐng)參考圖7d和圖7e，第一擺動(dòng)組的擺動(dòng)腿L1、R2、L3抬起前擺至足尖觸地。機(jī)器人本體在慣性的作用下，繼續(xù)前行，此時(shí)，第一擺動(dòng)組的擺動(dòng)腿L1、R2、L3變?yōu)橹瓮?，支撐機(jī)器人本體，如圖7d所示。第一擺動(dòng)組的擺動(dòng)腿R1、L2、R3開始擺動(dòng)，為機(jī)器人前行提供進(jìn)一步的動(dòng)力，此時(shí)，第一擺動(dòng)組中各鎖止機(jī)構(gòu)解鎖斷開各自對(duì)應(yīng)的延伸臂，第一擺動(dòng)組中各擺動(dòng)腿L1、R2、L3利用自身的重力，使得各延伸臂相對(duì)于各自的機(jī)械臂支架收縮，直到收縮至最低點(diǎn)，第一擺動(dòng)組中各鎖止機(jī)構(gòu)再次鎖止各自的延伸臂。由此，第一、第二擺動(dòng)組中的各擺動(dòng)腿轉(zhuǎn)換為正常行走的姿態(tài)，其存儲(chǔ)的勢(shì)能亦全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。六足機(jī)器人按正常三角步態(tài)前進(jìn)，如圖7e所示。
[0050]需要說明的是，六足機(jī)器人行走的步態(tài)有多種，在本申請(qǐng)中無法窮舉，根據(jù)上述實(shí)施例的啟示，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠推導(dǎo)得出當(dāng)采用其它步態(tài)時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)能-勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。即:在機(jī)器人停止行走后，當(dāng)機(jī)器人本體上升到最高點(diǎn)，鎖止行走機(jī)構(gòu)；在機(jī)器人開始行走后，當(dāng)機(jī)器人重心前傾時(shí)解鎖相應(yīng)的行走機(jī)構(gòu)，以使機(jī)器人的重心下降。
[0051]需要說明的是，以上僅以六足機(jī)器人為例進(jìn)行說明，并不能認(rèn)定為本實(shí)施例的全部技術(shù)方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述示例所涵蓋的思想，可以得出其它機(jī)器人例如單足、二足、多足機(jī)器人動(dòng)能-勢(shì)能轉(zhuǎn)化的方案。
[0052]它機(jī)器人例如單足、二足、多足機(jī)器人動(dòng)能-勢(shì)能轉(zhuǎn)化的方案。
[0053]本實(shí)施例公開的足式行走機(jī)器人，利用機(jī)器人在移動(dòng)過程及停止站立時(shí)的所呈現(xiàn)的不同姿態(tài)，在行走機(jī)構(gòu)中設(shè)置鎖止機(jī)構(gòu):
[0054](I)機(jī)器人停止移動(dòng)后，鎖止機(jī)構(gòu)鎖止相應(yīng)的行走機(jī)構(gòu)，一方面，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；另一方面，機(jī)器人移動(dòng)過程所產(chǎn)生的動(dòng)能至少部分被吸收轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，從而能夠減小動(dòng)能對(duì)機(jī)器人部件的沖擊。
[0055](2)機(jī)器人開始移動(dòng)后，結(jié)合機(jī)器人重心相對(duì)于支撐腿前傾的狀態(tài)，解鎖相應(yīng)的行走機(jī)構(gòu)，將存儲(chǔ)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)器人前行所需的動(dòng)能，協(xié)助克服了部分力矩，繼而減小了足式行走機(jī)器人啟動(dòng)過程中的能耗，從而延長了足式行走機(jī)器人動(dòng)力源的使用壽命，繼而延長了足式行走機(jī)器人的使用壽命。
[0056]本實(shí)施例公開的機(jī)器人能夠?qū)⑵溥\(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能盡可能地轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，并轉(zhuǎn)化為機(jī)器人起步運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的動(dòng)能，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
[0057]以上應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種足式行走機(jī)器人，其特征在于，包括: 機(jī)器人本體； 行走機(jī)構(gòu)，用于支撐機(jī)器人本體和移動(dòng)機(jī)器人本體； 能量轉(zhuǎn)化裝置，其設(shè)置在所述行走機(jī)構(gòu)中，與所述行走機(jī)構(gòu)可接觸連接； 所述能量轉(zhuǎn)化裝置在所述行走機(jī)構(gòu)停止移動(dòng)后至少部分鎖止所述行走機(jī)構(gòu)，以將所述機(jī)器人本體和/或所述行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；和/或，在所述行走機(jī)構(gòu)開始移動(dòng)后解鎖所述行走機(jī)構(gòu)將存儲(chǔ)于所述能量轉(zhuǎn)化裝置中的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。2.如權(quán)利要求1所述的足式行走機(jī)器人，其特征在于， 所述行走機(jī)構(gòu)包括: 機(jī)械臂支架，其與行走機(jī)構(gòu)的膝關(guān)節(jié)活動(dòng)連接； 延伸臂，連接于所述機(jī)械臂支架，可相對(duì)所述機(jī)械臂支架軸向移動(dòng)； 所述能量轉(zhuǎn)化裝置包括: 鎖止機(jī)構(gòu)，與所述機(jī)械臂支架和所述延伸臂活動(dòng)連接；所述鎖止機(jī)構(gòu)用于鎖止所述機(jī)械臂支架和所述延伸臂以固定所述機(jī)械臂支架和所述延伸臂，所述鎖止機(jī)構(gòu)斷開時(shí)，所述延伸臂可相對(duì)所述機(jī)械臂支架移動(dòng)。3.如權(quán)利要求2所述的足式行走機(jī)器人，其特征在于，所述鎖止機(jī)構(gòu)包括:鎖止塊、彈性體和回位件； 所述鎖止塊包括相對(duì)設(shè)置的第一端面和第二端面，所述鎖止塊的第一端面與所述延伸臂的側(cè)面可接觸設(shè)置，所述彈性體和所述回位件設(shè)置在所述鎖止塊的第二端面； 所述彈性體用于向所述鎖止塊的第二端面提供壓力，所述鎖止塊的第一端面壓緊所述延伸臂，以固定所述機(jī)械臂支架和所述延伸臂； 所述回位件用于向所述鎖止塊的第二端面提供拉力，所述鎖止塊的第一端面遠(yuǎn)離所述延伸臂，以使所述延伸臂和所述機(jī)械臂支架可相對(duì)移動(dòng)。4.如權(quán)利要求3所述的足式行走機(jī)器人，其特征在于，所述彈性體為彈片；所述回位件為電磁鐵。5.如權(quán)利要求2-4任意一項(xiàng)所述的足式行走機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)械臂支架為中空結(jié)構(gòu)，所述延伸臂穿過所述機(jī)械臂支架的通孔與所述機(jī)械臂支架可相對(duì)移動(dòng)連接。6.如權(quán)利要求5所述的足式行走機(jī)器人，其特征在于，所述延伸臂外側(cè)分布有紋路。7.如權(quán)利要求2-6任意一項(xiàng)所述的足式行走機(jī)器人，其特征在于，在所述機(jī)械臂支架和所述機(jī)器人本體之間還連接有彈性件。8.一種足式行走機(jī)器人的能量轉(zhuǎn)化方法，其特征在于，包括: 在行走機(jī)構(gòu)停止移動(dòng)后，延伸臂伸長抬高機(jī)器人本體的重心，能量轉(zhuǎn)化裝置鎖止延伸臂和機(jī)械臂支架，將機(jī)器人本體和/或行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能； 在行走機(jī)構(gòu)開始移動(dòng)后，延伸臂縮短降低機(jī)器人本體的重心，將機(jī)器人本體和/或行走機(jī)構(gòu)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。9.如權(quán)利要求8所述的能量轉(zhuǎn)化方法，其特征在于， 延伸臂伸長抬高機(jī)器人本體的重心時(shí)，還拉伸機(jī)械臂支架和機(jī)器人本體之間的彈性件，將機(jī)器人本體和/或行走機(jī)構(gòu)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。
【專利摘要】提供一種足式行走機(jī)器人，包括：能量轉(zhuǎn)化裝置在行走機(jī)構(gòu)停止移動(dòng)后至少部分鎖止行走機(jī)構(gòu)，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；和/或，在行走機(jī)構(gòu)開始移動(dòng)后解鎖行走機(jī)構(gòu)將存儲(chǔ)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。從而有效地利用了足式行走機(jī)器人在行走過程中所產(chǎn)生的動(dòng)能；能夠減小動(dòng)能對(duì)機(jī)器人部件的沖擊。在行走機(jī)構(gòu)開始移動(dòng)后，將存儲(chǔ)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而為足式行走機(jī)器人在啟動(dòng)過程中提供了部分能量，繼而減小了足式行走機(jī)器人啟動(dòng)過程中的能耗，從而延長了足式行走機(jī)器人動(dòng)力源的使用壽命，繼而延長了足式行走機(jī)器人的使用壽命。還提供了一種足式行走機(jī)器人的能量轉(zhuǎn)化方法。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號(hào)】CN105346617
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510686298
【發(fā)明人】王斌銳, 任杰, 張清華, 代青浩, 金英連
【申請(qǐng)人】中國計(jì)量學(xué)院
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月18日