[发明专利]一种六足仿蜘蛛机器人及其步态规划方法

说明书

本发明公开了一种六足仿蜘蛛机器人及其步态规划方法，所述机器人包括躯干、端盖、行走机构、操作平台和驱动系统，行走机构通过螺栓连接在躯干上，操作平台和驱动系统放置在躯干内部，端盖安装在躯干上，将操作平台和驱动系统封闭；机器人躯干采用菱形结构设计，行走机构是由均匀分布在躯干两侧的六条相同腿组成，每条腿设计成三连杆结构的串联的形式，每条腿包括三个肢节及三个关节。本发明整体结构紧凑、性能可靠、运动灵活、对各种复杂地形的适应性强，能广泛的应用在多种领域。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种六足仿蜘蛛机器人及其步态规划方法。

背景技术

大数据和智能时代已经到来，科学技术水平日新月异，机器人的功能越来越强大，各行各业对智能机器人的需求日趋广泛而深入。多足步行机器人特别是六足仿蜘蛛机器人凭借其强大的环境适应能力、超高的灵活性在众多类型的机器人中脱颖而出，成为大家关注的热点。在一些相对危险的环境下，经常被用来执行高难度任务，广泛应用于工业、航天、军事、抢险救灾等多项领域，充分显示了其广阔的应用前景。和其他国家相比，我国对多足移动机器人的研究时间相对较短，近些年来，国内的一些高校和单位对足式移动机器人持续不断的研究探索，使得多足移动机器人的技术水平有了显著的提升，然而在对复杂地形的适应性上还存在很大不足，还是和其他先进的多足机器人存在一定差距。因而，本发明对仿蜘蛛机器人的研究具有一定是理论价值和工程应用意义。

发明内容

目的：为解决现有技术的不足，提供一种六足仿蜘蛛机器人及其步态规划方法，该六足仿蜘蛛机器人整体结构紧凑、性能可靠、运动灵活、对各种复杂地形的适应性强，能广泛的应用在多种领域。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种六足仿蜘蛛机器人，其特征在于：所述机器人包括躯干、端盖、行走机构、操作平台和驱动系统，所述行走机构通过螺栓连接在躯干上，所述操作平台和驱动系统放置在躯干内部，所述端盖安装在躯干上，将操作平台和驱动系统封闭。

所述的六足仿蜘蛛机器人，其特征在于：所述机器人躯干采用菱形结构，躯干中间部分上下两面均向内切除一圆形凹槽，上部凹槽主要用于布置所述操作平台和驱动系统硬件，并提供与上层系统的接口；用于连接行走机构的六个圆孔呈圆周阵列均匀分布在一定厚度的扇形平台上面，行走机构的一端通过螺栓与躯干铰接形成基关节，边缘位置的扇形平台同样呈圆周阵列均匀分布，而且与躯干主体为一体化结构。

所述的六足仿蜘蛛机器人，其特征在于：所述机器人行走机构为均匀分布在躯干两侧的六条相同腿L1、L2、L3、R1、R2、R3，每条腿为三连杆结构形式，每条腿包括三个肢节及三个关节，三个肢节为基节、股节和胫节；三个关节为基关节、髋关节和膝关节；每条腿包括三个关节，第一个关节为腿部结构和躯干结构连接的转动副称为基关节；第二个关节为基节和股节连接的转动副称为髋关节，第三个关节为股节和胫节连接的转动副称为膝关节，每个关节具有一个自由度。

作为优选方案，所述的六足仿蜘蛛机器人，其特征在于：所述机器人的腿中基节、股节、胫节的长度比例为0.09：0.455：0.455，腿部总长度为1000mm，根据以上比例计算得出基节长为90mm，股节和胫节的长度均为455mm。

本发明还提供所述的六足仿蜘蛛机器人的步态规划方法，其特征在于：六足仿蜘蛛机器人具有代表性的规则步态按同时支撑的腿数可以分为三种：三足步态、四足步态和五足步态；

所述六足仿蜘蛛机器人的三足步态表示在任意运动时刻处于支撑相的腿的数目有三条，在仿蜘蛛机器人行走时保持稳定的前提下，三足步态步行速度最快的一种步态；将仿蜘蛛机器人的六条腿分为两组，第Ⅰ组为L1、R2、L3，第Ⅱ组为R1、L2、R3，任意一组都可以先行摆动，下面以第Ⅰ组先摆动为例，对机器人以三足步态行走时的几个阶段做如下阐述，说明该步态规划方法，步骤如下：

(1)第一阶段：机器人的六条腿着地，处于起步状态；