[发明专利]一种基于并联机构的六足机器人及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于并联机构的六足机器人及其工作方法，属于机器人技术领域。

背景技术

在自然界和人类社会中存在一些人类无法到达的地方或者可能危及人类生命的特殊场合。如行星表面、发生灾难的矿井等，对这些危险环境的探索和研究，是科学技术发展和人类社会进步的需要。地形不规则和崎岖不平是这些环境的共同特点，从而限制了轮式机器人和履带式机器人的应用。以往的研究表明，轮式机器人在相对平坦的地形上行驶时，运动速度快、平稳，结构和控制也较简单，但在不平地面上行驶时，能耗将大大增加。如果遇到松软或严重崎岖不平的地面时，车轮的作用将严重丧失，移动效率大大降低。为了改善轮子对松软地面和不平地面的适应能力，履带式移动方式应运而生，但履带式机器人在不平地面上的机动性仍然很差，行驶时机身晃动严重。

与轮式机器人、履带式机器人相比，步行机器人在崎岖不平的路面上具有优越的性能。例如中国专利文献CN102152818A公开了一种适于复杂立面上全方位移动的机器人，包括正六边形机体及分设于其各顶点上的六个爬足，每条爬足设置了三个活动关节，并通过设置微型舵机使得六足串并联，再通过设置负压吸盘的吸附，从而使其在爬行过程中，始终保持在任何时间都有四条爬足支撑身体。该专利文献所公开的技术方案因未设置传感器等反馈装置，所以未实现复杂地形的自适应，而且由于采用固定步态，使其运动灵活性大大受限，对复杂地形的适应能力较弱，相对刚度也较小，承载能力较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于并联机构的六足机器人。

本发明还提供上述一种基于并联机构的六足机器人的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于并联机构的六足机器人，其特征在于，包括：

主体，包括上平台、下平台和六根伸缩杆，上平台和下平台上各设置有三个铰接点，每个铰接点均通过球铰连接其中两根所述的伸缩杆；

机械腿，包括三个驱动关节和力传感器，力传感器设置在机械腿底端；

上平台和下平台的每个铰接点处各连接一个所述的机械腿。

优选的，所述伸缩杆选用液压缸或伺服电动缸。

优选的，所述上平台的三个铰接点呈等边三角形分布，所述下平台的三个铰接点呈等边三角形分布。

优选的，所述机械腿与上平台、下平台可拆卸式连接。此设计的好处在于，主体和机械腿采用可组装的拆卸式连接方式，机械腿可做多样化设计，主体能够搭配不同结构的机械腿来适应不同的地形，满足多种需求。

进一步优选的，所述机械腿与上平台、下平台螺栓连接或销轴连接。

优选的，所述机械腿包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，第一连杆、第二连杆、第三连杆和力传感器依次铰接并通过舵机进行驱动控制。此设计的好处在于，当机械腿需要调整时，可通过各个关节处的舵机进行相应连杆的角度调整，以满足行走要求。

优选的，所述力传感器选用三维力传感器。

优选的，所述力传感器的底部设置有半球形底垫。此设计的好处在于，当机械腿与硬质地面接触时，避免了力传感器与地面直接接触，保护了力传感器。

优选的，所述下平台的底部设置有旋转支撑机构，所述旋转支撑机构包括电动机、齿轮、齿轮轴、油缸和支撑架，所述电动机的输出轴与齿轮传动连接，齿轮与齿轮轴啮合，齿轮轴一端与下平台连接、另一端通过轴承与油缸连接，油缸的活塞杆与支撑架连接。此设计的好处在于，当六足机器人需要快速转弯时，可通过旋转支撑机构的支撑、升起、旋转、落下、收回等步骤来实现六足机器人的快速转弯。

优选的，所述支撑架为橡胶弹性支撑脚。此设计的好处在于，橡胶弹性支撑脚更能够适应凹凸不平的地面，实现对六足机器人强有力的支撑。

一种基于并联机构的六足机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤，

A、当六足机器人直线行走时：

首先，上平台的机械腿保持不动，通过控制伺服电动缸依次使下平台提升、横移、下降，待下平台上的机械腿与地面接触后保持不动；然后，再通过控制伺服电动缸依次使上平台提升、横移、下降，直到上平台上的机械腿与地面接触，最终实现六足机器人的直线行走；重复以上步骤，即可实现六足机器人的连续直线行走；

B、当六足机器人转弯时：