[发明专利]四足机器人腿部联动机构

说明书

技术领域

本发明属于仿生机器人机构，尤其涉及一种模拟自然界四足动物腿部动作的四足机器人腿部联动机构。

背景技术

目前，在步行机器人的腿部运动机构研究领域，主要方向是以机械装置模拟自然界四足动物（马、狗等）腿部的进化结构，设计腿部的运动关系。但是根据解剖学的结论，经过长期进化的四足动物腿部肌肉群结构复杂而且数量众多，要实现全面模拟，需要设计许多复杂的机构。但是这些机械装置由于重量、数量、空间、功能等的限制，不可能实际实现。通常的结构是在大腿与小腿之间直接加装液压缸。在完成卧倒起立动作时，足部除了需要的上下运动之外，还存在前后运动，导致四条腿之间相互干涉，无法平稳的卧倒和起立。目前，步行机器人腿部运动机构技术的发展逐步以功能需求为牵引，采用尽可能简化的机构来实现步行运动功能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种四足机器人腿部联动机构，模拟自然界四足动物（马、狗等）的腿部动作，可以在只有两个腿部驱动器的条件下，实现大腿与小腿的同时运动；在卧倒和起立的过程中，各腿之间不存在运动干涉现象；提高腿部运动速度，降低驱动器所需的最大运动范围，采用简化的机构来实现步行运动功能。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种四足机器人腿部联动机构，其特征是：包括大腿总成、小腿总成和髋部驱动器，所述大腿总成、小腿总成和髋部驱动器之间分别通过连杆连接构成机器人腿部联动机构，所述连杆包括大腿摆动连杆、小腿摆动连杆、髋部摆动连杆；所述大腿总成包括大腿和大腿驱动油缸，所述大腿摆动连杆的一端与大腿驱动油缸销接，其另一端分别与小腿摆动连杆和髋部摆动连杆销接，所述小腿摆动连杆另一端与小腿总成连接，所述髋部摆动连杆另一端与髋部驱动器连接。

所述小腿总成包括足、小腿和膝关节，所述小腿和足构成整体部件，小腿中上部通过连杆叉与小腿摆动连杆一端铰接，所述小腿通过膝关节与大腿铰链连接构成大、小腿及足活动机构。

所述大腿总成包括大腿和大腿驱动油缸，所述大腿中间固接大腿驱动油缸和大腿摆动连杆，大腿上端与髋部驱动器铰链连接构成大腿总成抬腿和迈步机构。

所述髋部驱动器包括髋关节、摆动油缸、驱动摆臂和侧向液压缸，所述驱动摆臂一端与髋部摆动油缸输出轴固连为一体，另一端与联动机构连杆铰接，所述髋关节由摆动油缸两侧的同心销轴，铰接在机身上构成能够绕其纵轴在横向平面内上下摆动，驱动腿部左右移动机构，所述摆动油缸与侧向液压缸一端铰接，所述侧向液压缸另一端与机身呈上下滑动连接。

有益效果：，模拟自然界四足动物（马、狗等）的腿部动作，并给出了腿部逆向运动学的计算方法。本发明可以在只有两个腿部驱动器的条件下，实现大腿与小腿的同时运动，在给定足端运动轨迹时，可以方便求解两个驱动器分别所需的驱动位移，并提高腿部运动速度，降低驱动器所需的最大运动范围。四足机器人腿部联动机构在卧倒和起立的过程中，每条腿中的大腿驱动器（液压缸）同步伸长或收缩，带动足部上下运动，完成所要求的动作，且各腿之间不存在运动干涉现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明卧倒的连杆运动原理图；

图3是本发明起立的连杆运动原理图；

图4是计算公式的计算原理图。

图中：1、机身，2、大腿摆动连杆，3、大腿驱动油缸，4、大腿，5、膝关节，6、足，7、小腿，8、小腿摆动连杆，9、髋部摆动连杆，10、驱动摆臂11、髋关节12、摆动油缸13、侧向液压缸，14、连杆叉。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例