[发明专利]一种基于线齿轮传动的六足仿生机器人

说明书

技术领域

本发明涉及可在微小空间内行走的仿生机器人，尤其涉及一种基于线齿轮传动的 六足仿生机器人。

背景技术

人们对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史，人类希望制造一种像人一样的 机器，以便代替人类完成各种工作。1959年，第一台工业机器人在美国诞生，近几十年，各种 用途的机器人相继问世，使人类的许多梦想变成了现实。随着机器人工作环境和工作任务 的复杂化，机器人具有在微小空间内和复杂环境下能够实现工作的要求越来越迫切。而传 统机器人简单的轮子和履带的移动机构已不能适应多变复杂的环境要求。

传统机器人：

（1）轮式机器人

轮式机器人的机构设计属于机械领域，在设计过程中不仅要考虑自身重量的影响，还 要考虑到工作环境的影响，而且不能对数据的采集和分析产生干扰。在轮式机器人的机构 设计中，最为重要的是转向机构的设计，如今，转向机构主要分为如下几种：艾克曼转向（前 轮转向前轮驱动或者前轮转向后轮驱动）；滑动转向（两侧车轮独立驱动）；全向转动（基于 全方位移动轮构建，如麦克纳姆轮）；轴－关节转向（车轮转动幅度较大）；车体－关节转向 （转弯半径小，转向灵活，但是轨迹难以控制），在轮式机器人的设计中应根据具体需要来选 择转向机构的设计。

（2）履带式机器人

履带式移动机器人的主要特点是两个履带独立驱动。其优点有，运动越障性好，可以原 地转动，在不平的路面上运动性能良好，可以通过松软路面。缺点是运动速度缓慢，速度和 方向不能单独控制，摩擦力很大，能量损失大，需要保持履带的张紧。

目前机器人体积大、成本高、控制算法复杂、较难实现大负载的运动，而且无法满 足在微小空间内和复杂环境下能够实现工作的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于线齿轮传动的六足仿生机器人，其体 积小，且能够实现复杂环境的工作要求。

为实现上述目的，本发明的具体方案为：

一种基于线齿轮传动的六足仿生机器人，包括机体、位于机体内的单片机及两个微电 机、两根相互平行的传动轴、六个主动轮、六个从动轮、六个竖直的柱状足，主动轮包括柱状 主动轮轮体、至少两个沿周向均布于主动轮轮体端面的空间螺旋线状主动线齿，从动轮包 括柱状从动轮轮体、多个均布于从动轮轮体周向的圆弧线状从动线齿，两根传动轴分别与 两个微电机的输出端连接，其中三个主动轮的主动轮轮体分别同轴固定在一根传动轴上， 另三个主动轮的主动轮轮体分别同轴固定在另一根传动轴上，在机体的两侧分别设有三根 相互平行的输出轴，输出轴与传动轴之间的夹角为0～180°，其中三个从动轮的从动轮轮体 分别同轴固定于机体一侧的三根输出轴上，另三个从动轮的从动轮轮体分别同轴固定于机 体另一侧的三根输出轴上，六个主动轮的主动线齿分别与六个从动轮的从动线齿相啮合， 在机体的两侧端面上分别设有水平的T型槽，在两侧的T型槽内分别滑动配合三根T型滑杆， 在滑杆的端部设有轴心为竖直的圆环，六个柱状足分别活动穿过六根滑杆的圆环，在输出 轴与柱状足之间设有Z型连杆，连杆的一端与输出轴端部连接，连杆的另一端与柱状足的顶 端连接，在输出轴与连杆之间设有转向离合器。

主动线齿与从动线齿的横截面直径分别至少为0.1mm。

从动线齿的个数为主动线齿的个数与主、从动轮传动比之积。

在机体的前端、后端分别设有传感器。

两个微电机的驱动方向相反。

单片机与两个微电机及转向离合器电连接，六个柱状足采用三角步态方式行走， 三角步态方式行走的两组足的三角步态相位差为0.5π。

主动轮、从动轮采用激光快速成型制造。

本发明主动轮与从动轮两个线齿轮为新型齿轮传动机构，不是基于传统齿轮的空 间曲面啮合原理，而是基于空间曲线啮合原理，即实现啮合传动的是一对相互啮合的空间 曲线。主动线齿曲线形状为空间螺旋线，从动线齿曲线形状为与主动线齿共轭的空间圆弧 曲线。主动线齿均匀布置在主动轮的端部的一个圆周上，从动线齿均匀布置在从动轮柱面 的圆周上，主动线齿与从动线齿作用可实现连续的空间啮合传动。