[发明专利]新型十八自由度带铲斗机器人

说明书

技术领域

本发明涉及步行机器人技术领域，具体是一种新型十八自由度带铲斗机器人。

背景技术

足式机器人被广泛应用在复杂崎岖的地形环境，比如地震之后的救援工作经常需要足式机器人去完成。与轮/履带式机器人不同，足式机器人在运动过程中只需要几个独立的落脚点。在执行救援任务时，机器人需要安装感知传感器(比如摄像头、激光和声纳)来监测周围的环境，还需要安装操作工具来完成诸如清障、开门、寻找并维修泄漏的管道等工作。在这些情况下，负重能力是一个重要的性能指标。不同类型的足式机器人在腿的数目、机构设计、自由度、重量、尺寸、负重、速度、稳定性、控制算法和应用场合都有差异。足式机器人经常出现在复杂的救援环境，一般使用静态步态以获得较大的稳定性。机器人的足数越多，稳定性就会越好，但是结构和控制就会愈加复杂。因此，提供一种多足、稳定且控制简单、易操作的机器人，成为目前行业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种新型十八自由度带铲斗机器人，该机器人足数多、稳定性好，同时具有控制简单、易操作的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种新型十八自由度带铲斗机器人，包括身体主体以及分两组平均安装在身体主体两侧的多条机械腿；其中，每一条机械腿分别通过一个驱动系统单独控制运动；每一个驱动系统均采用三支链并联机构，所述三支链并联机构固连在身体主体上，并通过球铰和对应的机械腿连接；所述三条支链并联机构包括第一支链结构、第二支链结构和第三支链结构，其中，第一支链结构位于三条支链并联机构的外侧，包括推杆a和第二杆件a，所述推杆a通过螺母和丝杠与身体主体相连，所述第二杆件a的一端通过虎克铰与推杆a连接，第二杆件a的另一端通过球铰和对应的机械腿连接；所述第二杆件a上固连着一个三角形平台；所述第二支链结构和第三支链结构均包括推杆b和第二杆件b，其中，推杆b通过螺母和丝杠与身体主体相连；所述第二杆件b的一端通过虎克铰和推杆b相连，第二杆件b的另一端通过球铰与三角形平台相连。

优选地，所述第一支链结构、第二支链结构和第三支链结构的三条丝杠相互平行，且竖直放置，三条丝杠中心点在水平面上的投影连成等腰三角形；同时，第一支链结构、第二支链结构和第三支链结构上的三个虎克铰的第一转动轴线都平行于等腰三角形的底边，三个虎克铰的第二转动轴线与第一转动轴线垂直相交。

优选地，三个推杆和三个第二杆件的长度不完全相同。

优选地，身体主体包括机架和铲斗，所述机架和铲斗固连在一起；所述机架为不规则的矩形结构，所述机械体为六条，六条机械腿分两组平均安装在机架上；其中，同一侧的三条机械腿中，位于中间的机械腿的安装位置相较于其前后两条机械腿的安装位置向外偏移一段距离；在六条机械腿的配合下，身体主体具有三维平移和三维转动六个自由度。

优选地，每一条机械腿均包括：电机支架、套筒、电机、皮带、皮带轮、腿部连接件、腿部控制杆、腿部第一杆件、腿部第二杆件和腿部第三杆件，其中，所述电机固定在电机支架上，电机通过皮带带动皮带轮，皮带轮带动驱动系统的丝杠转动，丝杠带动驱动系统的螺母做直线运动；所述驱动系统的三角平台和腿部控制杆通过球铰连接；所述腿部连接件与电机支架通过第一转动副连接，所述腿部第一杆件与腿部连接件通过第二转动副连接；腿部第一杆件与腿部控制杆通过第三转动副连接；腿部第一杆件与腿部第二杆件通过第四转动副连接；所述腿部控制杆件与腿部第三杆件通过第五转动副连接；所述腿部第二杆件与腿部第三杆件通过第六转动副连接。

优选地，第一转动副方向与水平面垂直，第二转动副至第六转动副的轴线方向相互平行，并分别与第一转动副方向和机械腿的矢状面垂直，所述三支链并联机构是一个两自由度平面并联机构，其中，两自由度的平面并联结构为机械腿提供了矢状面的平面运动；第一转动副为机械腿提供了侧摆运动。

优选地，所述身体主体还包括防护罩，所述防护罩安装与驱动系统的外部，并固连在身体主体上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：