[发明专利]一种两段式的可滚动四足机器人

权利要求书

1.一种两段式的可滚动四足机器人，包括躯干、四条结构相同的腿和电控部分，其特征在于：

所述躯干为身体中心的矩形箱体，两侧装有固定孔，用于和腿部连接；

所述腿分为大腿和小腿；

所述大腿为连接躯干的第一段不可变形的部分，由两个完全一样的U形舵机支架十字交叉构成，两者靠螺钉固定，大腿的两端通过螺钉固定在舵机上；

所述小腿由两块近似半圆弧的侧板构成，两块侧板平行相对，由支撑柱进行固定；侧板内侧装有舵机；

所述电控部分包括：单片机、舵机及其驱动板和六轴传感器；舵机作为关节连接大腿和小腿，躯干上的舵机连接了大腿和躯干；舵机驱动大腿和小腿发生偏转运动，使机器人变形呈圆柱状态；

每条腿装有3个舵机驱动关节旋转，三个关节的旋转轴互相正交，通过控制舵机的转动完成腿的移动；左右两侧的腿通过变形闭合成圆形；

规定机器人长边所在直线的方向为机器人前进/后退方向，开有圆孔的一侧为前进方向；则机器人左侧的两条大腿和两条小腿向下收成互相平行的半圆，右侧的两条大腿和小腿向上收成另一半圆；当传感器监测到躯干为正面向上，则控制左侧的两条小腿开闭运动推动机器人前进，当传感器监测到躯干为反面向上，则驱动右侧的两条小腿开闭运动，循环往复，向前滚动；当机器人不发生开闭运动时，机器人整体呈圆柱状；

在四足爬行的状态下，小腿和大腿中间的舵机的旋转运动让小腿产生抬脚或落脚运动，大腿和躯干处的舵机的旋转运动让小腿产生向前或向后的滑动，两者结合完成爬行运动；

其中，由四足爬行状态过渡到滚动状态时，先将左侧两条大腿和小腿收至平行且与机器人前进方向垂直；再将两条左侧的腿的小腿和大腿中间的舵机旋转至将躯干半包裹，在这个过程中右侧的两条腿同时上抬使得躯干不发生偏转；最后将右侧的两条腿收至包裹躯干的另一半，完成变形成圆柱的运动；

其中，对于四条腿，由身体内侧到外侧的关节活动范围都分别是：90度，90度和270度。

2.根据权利要求1所述的一种两段式的可滚动四足机器人，其特征在于：处于圆柱状态的机器人利用陀螺仪对躯干姿态角度的检测，判断机器人哪一侧的腿着地，相应的移动大腿和小腿中间的舵机，完成半圆弧的开闭运动来实现机器人的滚动运动；左右侧舵机的差速开闭完成机器人的转向运动。

3.根据权利要求1所述的一种两段式的可滚动四足机器人，其特征在于：小腿能将躯干包围，闭合形成圆形，通过大腿和小腿之间的舵机运动带动机器人滚动；小腿外缘呈圆弧形。

4.根据权利要求1所述的一种两段式的可滚动四足机器人，其特征在于：小腿的侧板为碳纤维，支撑柱为尼龙柱。

5.根据权利要求1所述的一种两段式的可滚动四足机器人，其特征在于：小腿采用镂空设计，减轻了质量，降低了舵机扭力的要求。