[发明专利]单一动力源带有弹性腿的仿生四足机器人

说明书

本发明提供一种单一动力源带有弹性腿的仿生四足机器人，包括躯干传动系统和设置在躯干传动系统上的四条弹性腿，躯干传动系统包括躯干、设置在躯干上的电机、安装在电机输出端上的大齿轮、与大齿轮啮合的两个小齿轮、设置在躯干上的两个蜗杆和两个蜗轮轴、安装每个蜗轮轴上的两个蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合，每个蜗轮轴的两端均穿出至躯干外且连接有输出轴，在每个输出轴旁的躯干上还设置有转动杆轴，四条弹性腿均包括与对应输出轴连接的曲柄、与曲柄固连的大腿、与大腿端部铰接的小腿、与小腿端部铰接的足部，曲柄的端部通过转动轴连接有转动杆，转动杆与对应的转动杆轴连接。本发明采用单一动力源，相对于传统机器人动力和控制系统更加简单。

技术领域

本发明涉及一种单一动力源带有弹性腿的仿生四足机器人，属于仿生机器人领域。

背景技术

机器人是集机械、电子、计算机、传感器、控制技术等多门学科为一体的综合技术，反 应了一个国家的智能化和自动化的研究水平，同时也是一个国家高科技技术的综合表现。足 式机器人有优于轮式、履带式和蠕动式机器人的出色表现，拥有多种步态，而且具有一定的 越障功能，这大大提高了机器人的应用范围，特别是在复杂地形条件下进行探险、勘察、军 事等领域都能得到广泛的应用。

目前关于绝大多数仿生多足机器人的研究，均采用多个动力源使足式机器人的控制较为 复杂，如果采用单个动力源控制足式机器人的运动，会使机器人的运动更加简单，协调。生 物学家对猫科动物进行了研究，发现其在运动过程中，弹性的腿部结构可以减少与地面的冲 击力，既能提高运动速度，又能提高能量利用率。

中国专利(CN2015104059.1)公开的一种四足机器人，其特征在于该机器人包括机架、防 尘罩和结构完全相同机械腿；机架内安装有十二个伺服电机，包括4个提升电机、4个推动 电机和4个摆动电机，用于驱动四条机械腿，每三个电机控制一条机械腿，实现机械腿的起 落、前进、后退以及侧摆运动。该专利的四足机器人采驱动较多，控制较为复杂；采用刚性 结构的机械腿，使机器人与地面的冲击力较大，不利于机器人的快速行走。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种单一动力源带有弹性腿的仿生四足机器人。

本发明的目的是这样实现的：包括躯干传动系统和设置在躯干传动系统上的四条弹性腿， 所述躯干传动系统包括躯干、设置在躯干上的电机、安装在电机输出端上的大齿轮、与大齿 轮啮合的两个小齿轮、设置在躯干上的两个蜗杆和两个蜗轮轴、安装每个蜗轮轴上的两个蜗 轮，两个小齿轮分别安装在两个蜗杆的端部，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆与蜗轮轴垂直设置，每 个蜗轮轴的两端均穿出至躯干外且连接有输出轴，在每个输出轴旁的躯干上还设置有转动杆 轴，四条弹性腿结构相同、均包括与对应输出轴连接的曲柄、与曲柄固连的大腿、与大腿端 部铰接的小腿、与小腿端部铰接的足部，大腿与小腿的铰接点构成膝关节，小腿端部与足部 的铰接点是在足部的三分之一处且铰接点构成踝关节，在足部的上端部与大腿的三分之一处 之间设置有连杆，曲柄的端部通过转动轴连接有转动杆，转动杆与对应的转动杆轴连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.每条弹性腿还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括与大腿三分之一处铰接的直线轴承 座、安装在直线轴承座上的直线轴承、设置在线轴承内的导杆、套在导杆外的压簧，导杆的 端部与踝关节处铰接。

2.导杆的末端设置有限位销。

3.输出轴、曲柄、转动杆与躯干构成一曲柄摇杆机构，大腿、小腿、连杆和足部构成一 平行四边形机构，平行四边形机构通过大腿顶端固连在曲柄的三分之一处。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明采用齿轮传动与涡轮蜗杆新型传动方 式，使机器人的两侧腿运动更加协调、稳定。2、本发明中的机器人采用单一动力源，相对于 传统机器人动力和控制系统更加简单。3、本发明在机器人弹性腿部加了一个缓冲装置，使机 器人在落地时具有一个缓冲过程，减小了落地时地面对机器人的冲击力。