[发明专利]单自由度三足步行移动机构

权利要求书

1.单自由度三足步行移动机构，其特征在于：该机构包括左足A、中足B、右足C、第一曲柄D、第二曲柄E、第三曲柄F、第四曲柄G，所述的左足A与右足C的结构和尺寸相同，所述的第一曲柄D、第二曲柄E、第三曲柄F、第四曲柄G的结构和尺寸相同；

所述的左足A的形状为三棱柱，包括：两个左足端盖（A-1）、左足护壳（A-3）、左足板（A-5）、左足电机（A-4）、左足连接轴（A-2）；

左足板（A-5）上固定有左足电机（A-4），同时还设有活连接的左足连接轴（A-2），左足板（A-5）与左足护壳（A-3）固定连接；所述的左足护壳（A-3）两端分别固定连接一个左足端盖（A-1）；

所述的右足C的形状为三棱柱，包括：两个右足端盖（C-1）、右足护壳（C-3）、右足板（C-5）、右足电机（C-2）、右足连接轴（C-4）；

右足板（C-5）上固定有右足电机（C-2），同时还设有活连接的右足连接轴（C-4），右足板（C-5）与右足护壳（C-3）固定连接；所述的右足护壳（C-3）两端分别固定连接一个右足端盖（C-1）；

所述的中足B形状为多棱柱，其上设有传动轴（B-10）用于连接第一曲柄D、第四曲柄G，设有中足左侧连接轴（B-4），还设有中足右侧连接轴（B-5）；

第一曲柄D的左端与左足A上的左足连接轴（A-2）固定连接，第一曲柄D的右端与中足B上的传动轴（B-10）固定连接；

第二曲柄E的左端与左足A上的左足电机（A-4）轴固定连接，第二曲柄E的右端与中足B上的中足左侧连接轴（B-4）固定连接；

第三曲柄F的左端与中足B上的中足右侧连接轴（B-5）固定连接，第三曲柄F的右端与右足C上的右足电机（C-2）固定连接；

第四曲柄G的左端与中足B上的传动轴（B-10）固定连接，第四曲柄G的右端与右足C上的右足连接轴（C-4）固定连接；

通过上述连接构成单自由度三足步行移动机构。

2.根据权利要求1所述的单自由度三足步行移动机构，其特征在于：中足B包括两个中足端盖（B-1）、中足下壳（B-2）、中足上壳（B-6）、电机固定板（B-7）、中足电机（B-3）、中足左侧连接轴（B-4）、中足右侧连接轴（B-5）、主动锥齿轮（B-8）、从动锥齿轮（B-9）、传动轴（B-10）；

电机固定板（B-7）上固定连接中足电机（B-3），主动锥齿轮（B-8）通过紧定螺钉固定连接在中足电机（B-3）的电机轴上，电机固定板（B-7）的下端与中足下壳（B-2）固定连接；

所述的中足下壳（B-2）上设有配合孔，用于和传动轴（B-10）转动连接，所述的传动轴（B-10）上固定从动锥齿轮（B-9），在中足下壳（B-2）两端分别与一个中足端盖（B-1）固定连接；

中足上壳（B-6）左侧设有配合孔，用于和中足左侧连接轴（B-4）转动连接，中足上壳（B-6）左侧设有配合孔，用于和中足右侧连接轴（B-5）转动连接；

中足上壳（B-6）分别与两侧的中足端盖（B-1）、中部电机固定板（B-7）固定连接，与中足下壳（B-2）闭合，通过上述连接构成中足B。

3.根据权利要求1所述的单自由度三足步行移动机构，机构的控制方法为：

机构步行运动的4个步骤为：第一步，中足B抬起；第二步，中足B迈步；第三步，左足A、右足C抬起；第四步，左足A、右足C迈步；

第一步，初始状态，左足A、中足B、右足C同时与地面接触，第一曲柄D、第二曲柄E、第三曲柄F、第四曲柄G都与地面平行，左足电机（A-4）带动第二曲柄E、中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F同步转动90°，左足A与右足B支撑地面，中足B被抬起；

第二步：左足电机（A-4）带动第二曲柄E、中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F同步转动180°，中足B与左足A、右足B同时接触地面；

第三步：左足电机（A-4）带动第二曲柄E、中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F同步转动270°，中足B支撑地面，左足A、右足C被抬起；

第四步：左足电机（A-4）带动第二曲柄E、中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F同步转动360°，中足B、左足A、右足B同时接触地面，机构完成向前的一个周期的步行运动；

机构转向分为三个步骤为：第一步，机构从初始位置运动到奇异位置；第二步，机构转向；第三步，机构恢复到初始状态；

第一步：初始状态，左足A、中足B、右足C同时与地面接触，第一曲柄D、第二曲柄E、第三曲柄F、第四曲柄G都与地面平行，左足电机（A-4）带动第二曲柄E、中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F同步正向转动，左足A与中足B、右足C与中足B都以平行四边形的方式运动，转动至45°到达奇异位置；

第二步：在奇异位置时左足电机（A-4）带动第二曲柄E负方向转动，中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F还保持原来的运动方向转动，左足A与中足B以反平行四边形的运动方式运动，右足C与中足B以平行四边形的方式运动，左足A顶端接触地面向机构后方运动，由于摩擦反力的作用，使整体机构的运动方向发生偏移，左足电机（A-4）带动第二曲柄E负方向转动至-135°、中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F同步正向转动至225°，机构再次到达奇异位置；

第三步：在奇异位置时，足电机（A-4）带动第二曲柄E正向转动，与中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F正向转动，左足A与中足B、右足C与中足B都以平行四边形的方式运动，左足电机（A-4）带动第二曲柄E正向向转动至0°、中足电机（B-3）带动第一曲柄D和第四曲柄G、右足电机（C-2）带动第三曲柄F同步正向转动至360°，中足B、左足A、右足B同时接触地面，整体机构完成转向。