[发明专利]一种可翻滚四足机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有圆弧外形的多段躯干结构的足式机器人，具体地说,涉及一种具有翻滚能力的四足行走机器人。

背景技术

发明专利CN1295907A中公开了一种可自主滚动的球形机器人，该机器人具有圆球形状的外形，能够在内置电机的驱动下滚动翻转。而且具有运动速度快，运行状态平稳和能量消耗小的特点。但是与足式步行机器人相比，该机器人只能在相对平整的地面上运动，对于不同地形的适应性较弱。

现有公开的文献，在“对于滚动式双足圆形机器人的准静态滚动控制”（《2008年IEEE机器人与自动化国际会议》论文）中，公开了一种盘式滚动机器人，该滚动机器人可以将身体的各个部件关节进行折叠，组成一个圆盘形状进行滚动，也可以进行双足行走。但该机器人与四足机器人相比，行走能力较弱。

目前，大部分的足式机器人采用刚性的躯体结构，整个躯干为刚性整体；这样的机器人运动灵活性差，身体各部分的活动范围也较小。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服足式机器人在采用刚性的躯体结构运动灵活性差，躯体各部件关节的活动范围小的问题。本发明提出一种可翻滚四足机器人，其目的是将足式行走机器人和球形滚动机器人的特征相结合，既具有足式机器人适应性强，又具有球形滚动机器人运行稳定、速度快的双重优势。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括头部、前躯干、中躯干、后躯干、尾部、肩部、大腿、小腿；

头部、前躯干、中躯干、后躯干和尾部的两侧各自设有相互平行的直立侧板，侧板上外缘呈圆弧形；肩部固定在前躯干和后躯干的两侧，且与四条结构相同的腿部连接；伺服电机驱动各部件之间产生偏转运动，各部件圆弧形侧板外缘处于相切状态；

所述头部的直立侧板固定在矩形箱体两侧，两直立侧板后端下部设有对称的轴孔，头部与前躯干固连；

所述前躯干和所述后躯干为结构相同的两个部件,前躯干、后躯干的直立侧板分别固定在两个矩形箱体两侧，两个矩形箱体的前端设有方形凸台固定转轴，矩形箱体的后端为凸出的长方体，前部设有固定转轴；所述中躯干的直立侧板固定在H形的内衬板上，前后两端设有对称的轴孔；前躯干和后躯干分别与中躯干的两端固连；

所述尾部的直立侧板固定在凹形的内衬板上，前端设有对称的轴孔，尾部的前端与后躯干固连；

所述肩部为矩形箱体，顶端部的外侧设有圆弧形侧板，下端设置有转轴与大腿上端部固连；

所述大腿为H形板件，两端设有对称的轴孔，大腿的一侧边设有圆弧侧板；大腿上端部与肩部固连，大腿下端部与小腿上端部连接；

前躯干和后躯干与两侧肩部的矩形箱体内固定安装伺服电机，通过齿轮传动带动转轴转动。

机器人首先将腿部进行折叠，呈俯卧的状态；并控制伺服电机，使头部、前躯干、中躯干、后躯干和尾部各部件之间产生偏转运动，使各部件圆弧形侧板外缘处于相切状态，机器人的整体形成一个完整的圆形结构，实现沿身体纵向的滚动。肩部上侧、大腿和小腿的外侧为圆弧形结构，机器人的整体为一个近似圆形结构，实现机器人沿着身体的侧向滚动。

有益效果

本发明可翻滚四足机器人，将足式行走机器人和球形滚动机器人的特点相结合，机器人的头部、前躯干、中躯干、后躯干和尾部之间采用转动副连接，头部与三段躯干体和尾部的两侧固定相互平行的直立侧板，侧板上外缘呈圆弧形；肩部固定在前躯干和后躯干的两侧，且与四条结构相同的腿部连接；伺服电机控制各部件之间产生偏转运动，各部件圆弧形侧板外缘处于相切状态；机器人在不平坦的非结构性地形环境中，采用四足行走的方式；在较为平坦的地形中，采用翻滚的运行方式。既具有足式机器人适应性强的特点，又具有球形滚动机器人运行稳定、速度快的优势。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种可翻滚四足机器人作进一步详细说明。

图1为本发明可翻滚四足机器人结构示意图。

图2为本发明可翻滚四足机器人结构侧视图。

图3为本发明可翻滚四足机器人结构俯视图。

图4为本发明可翻滚四足机器人团身翻滚立体图。

图5为本发明可翻滚四足机器人整体团身侧视图。

图6为本发明可翻滚四足机器人整体正视图。

图7为本发明的前躯干示意图。

图8为本发明的中躯干示意图。

图9为本发明的头部示意图。

图10为本发明的尾部示意图。

图11为本发明的肩部示意图。

图12为本发明的大腿和小腿连接示意图。