[发明专利]一种变结构仿生机器人腿足结构

说明书

本发明公开了一种变结构仿生机器人腿足结构，该结构包括动力输出连接件、仿生腿、可调角度的固定连接件、仿生脚；其中，动力输出连接件设置在仿生腿的顶部，动力输出连接件连接机器人的动力提供装置；仿生腿的底部与仿生脚通过可调角度的固定连接件连接，仿生腿与仿生脚的角度位置能够自由可调节。本结构简单，具有对陆地适应性强和水中运行稳定、速度快的双重优势，实现在水陆变换介质中持续稳定工作。

技术领域

本发明涉及机器人的机械结构，具体地，涉及一种仿生机器人腿部结构。

背景技术

常见的机器人腿部结构主要有轮式和多自由度足式两种，轮式的机器人具有结构简单、运动速度快、效率高、易于控制的优点，然而轮式的机器人所可以通过的地面必须是连续的，但是自然环境下很多地面的可通过区域是离散非连续的，而多自由度足式机器人针对地面环境对落足点的规划使其能够通过离散非连续的崎岖地面，但是在其规划落脚点的同时也降低了机器人的行走速度，对于速度要求比较高的场合，显然多自由度足式机器人不适用。为了增强机器人适应各种环境的能力，许多新型的机器人腿部结构被提出，最典型的例子是 1999年加拿大麦吉尔大学智能机器中心的机器人专家设计的一款新型的，具有六个半圆形腿的机器人“Rhex”，首次引入半圆形腿的概念，该结构不仅拥有像轮式腿那样具有结构简单、运动速度快、效率高、易于控制的优点，而且能够顺利通过大部分自然界的离散非连续的地形。

半圆轮腿式机器人对陆地的适应性强的原因可归结于其半圆形腿结构的特殊以及其运动时只有一个旋转自由度，为了进一步拓宽半圆形腿机器人的应用范围，本发明提出一种变结构仿生机器人腿脚结构，仿生脚与仿生腿之间通过可调角度的固定连接件连接，仿生脚与仿生腿之间通过可调角度的固定连接件连接。参照图1，当仿生腿和仿生脚呈垂直关系时，为适应陆地行走形态，机器人的运动姿态与半圆轮腿式机器人在陆地上运动的姿态一致；参照图6，当仿生腿和仿生脚近似在一条直线上时，为适应潜水移动姿态，机器人的腿脚结构以动力输出轴为圆心不断上下摆动，其仿生脚起到了脚蹼的作用，推动机器人向前移动。本发明的一种变结构仿生机器人腿脚结构具有对陆地适应性强和水中运行稳定、速度快的双重优势，实现在水陆变换介质中持续稳定工作。

对现有专利检索，未发现有关半圆形腿用于潜水移动的发明，通过上面的分析，更加肯定了本发明的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人腿脚结构具有对陆地适应性强和能够用于潜水移动，实现在水陆变换介质中持续稳定工作。

构思的由来：鸭子，生活在水中或陆地，潜水能力较强。对其腿脚进行观察发现，其脚也称为脚蹼，腿和脚通过关节连接，在陆地行走时，其腿和脚大致呈垂直关系，在水中潜水时，其腿和脚大致在一条线上，靠腿和脚蹼不停的摆动，提供给鸭子向前的推进力，使鸭子在水里快速运动。从自然中获取灵感，施法自然，采用工程仿生学技术及相似性原理，本发明提出一种变结构仿生机器人腿脚结构，仿生脚与仿生腿之间通过可调角度的固定连接件连接，仿生脚与仿生腿之间通过可调角度的固定连接件连接。参照图1，当仿生腿和仿生脚呈垂直关系时，为适应陆地行走形态，机器人的运动姿态与半圆轮腿式机器人在陆地上运动的姿态一致；参照图6，当仿生腿和仿生脚近似在一条直线上时，为适应潜水移动姿态，机器人的腿脚结构以动力输出轴为圆心不断上下摆动，其仿生脚起到了脚蹼的作用，推动机器人向前移动。本发明的一种变结构仿生机器人腿脚结构具有对陆地适应性强和水中运行稳定、速度快的双重优势，实现在水陆变换介质中持续稳定工作。

本发明采用的技术方案，参照图1，一种变结构仿生机器人腿足结构，其特征在于，该结构包括动力输出连接件(1)、仿生腿(2)、可调角度的固定连接件(3)、仿生脚(4)；其中，动力输出连接件(1) 设置在仿生腿(2)的顶部，动力输出连接件(1)连接机器人的动力提供装置；仿生腿(2)的底部与仿生脚(4)通过可调角度的固定连接件(3)连接，仿生腿(2)与仿生脚(4)的角度位置能够自由可调节。

所述仿生脚(4)为渐变的弧形结构，该弧形结构的横断面渐次变化。