[发明专利]一种仿马步态的平面连杆式四足步行机器人

说明书

本发明提供一种仿马步态的平面连杆式四足步行机器人，由机架、转弯机构、下机体和腿部机构组成，转弯机构和腿部机构布置于机架四角，呈左右对称；转弯机构主要由伺服电机、联轴器和直齿圆锥齿轮组成，固定于机架上，并通过法兰结构与下机体连接；腿部机构由大腿机构和小腿机构组成，采用平面六连杆机构，其中大腿机构采用曲柄摇杆机构，小腿机构采用双摇杆机构；腿部机构设置有减震装置；通过仿马步态，对角线上双腿联动，可实现机器人的全方位平稳运动。本发明结构简单，控制容易，具有良好的动态行走能力，成本较低。

技术领域

本发明涉及一种仿马步态的平面连杆式四足步行机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人技术是目前世界各国科研人员公认的高新技术，它集合了机械设计、计算机与信息处理技术、自动化、传感器应用技术和人工智能技术等多门学科的最新研究成果，可以说机器人技术是当之无愧的机电一体化技术的综合体。

目前各国研究的移动式机器人主要包括轮式机器人、足式机器人和履带式机器人。无论哪种形式的机器人都可以平稳的通过波纹比较小的地面，但是当地面波纹比较大的时候，就会使轮式机器人的能量损耗现象加重，尤其需要指出的是轮式机器人在波纹浮动较大且较软的路面上根本无法正常工作。相比之下，履带式的机器人可以在波纹浮动较大且较软的路面上移动，但机动性会降低而且这种机器人的机身也会出现明显的振动使得运动不平稳。现在研制的足式机器人正好弥补了那两种移动机构的缺陷，成为研究热点。研究人员从动物身上得到灵感设计了很多仿生足式机器人。该类机器人对路况要求相对较低，仅需要有足够多的离散立足点就可以实现稳定行走，但是这类机器人一般涉及较复杂的控制系统和一些复杂的新兴科技，所以相关的技术还有待补充和完善；同时这类机器人结构相对比较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种机械机构简化，控制容易，可实现直线行走、转弯行走以及在复杂路面平稳运动的仿马步态的平面连杆式四足步行机器人。

本发明的目的是这样实现的：包括双层的机架、设置在机架内的四组转弯机构、与每个转弯机构下端连接的下机体以及设置在每个下机体上的腿部机构，每组转弯机构包括安装在机架上的直流空心杯伺服电机、与直流空心杯伺服电机输出端连接的减速器、与减速器输出端连接的小锥齿轮轴、安装在小锥齿轮轴上的小锥齿轮、竖直设置在机架上的大锥齿轮轴、安装在大锥齿轮轴上的大锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合；每个下机体与对应的大锥齿轮轴的下端固连，每个腿部机构包括安装在机体上的伺服电机、与伺服电机输出轴端部连接的曲柄、与曲柄端部铰接的大腿连杆、与大腿连杆端部铰接的大腿杆件、与大腿连杆中间位置铰接的小腿杆件，大腿连杆与大腿杆件的中间位置铰接，大腿杆件的上端铰接在下机体上，大腿杆件的下端铰接有脚部，小腿杆件的下端也与脚部的上端铰接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述四组腿部机构中的左边和右边的两个腿部机构相对设置。

2.每个脚部上还设置有减震弹簧器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，控制容易，具有良好的动态行走能力，成本较低。本发明主要采用平面六连杆机构和齿轮传动，实现了机器人的直线行走和转弯行走功能，大大简化了机器人的机械结构且控制方便。足式机器人兼有机动性好和平稳性高的优点，同时该四足步行机器人设置有减震装置，可实现在复杂路面的平稳运动。本发明模仿马的对角小跑姿态，即机器人对角线上的两条腿作为支撑相时，另外两条腿作为摆动相，四条腿成对依次完成迈步动作，形成一个步态周期。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的俯视方向的示意图；

图3是本发明的主视方向的示意图；

图4是本发明的侧视方向的结构示意图；