[发明专利]一种基于同轴并联机构的敏捷四足机器人

说明书

本发明公开了一种基于同轴并联机构的敏捷四足机器人，包括躯干、四个并联腿、设置在躯干内的用于驱动并联腿活动的双电机同轴异步传动模块、控制与通讯模块以及电源模块，并联腿安装在躯干的两侧，并联腿包括大腿和小腿，大腿包括两根结构相同的大腿杆，小腿包括两根结构相同的小腿杆，大腿杆与小腿杆依次铰接形成四杆并联连杆机构，两根大腿杆分别由双电机同轴异步传动模块上的两个电机控制。本发明采用新型的并联腿结构在有效降低足式机器人的成本的同时，能降低足式机器人整体的重量，具有更好的运动性能；而每一条并联腿均采用两个电机的同轴异步转矩传送模式，创新了四足机器人的腿部传动原理，使整个腿部传动机构更加紧凑，运动更加迅捷。

技术领域

本发明涉及四足机器人技术，具体涉及一种基于同轴并联机构的敏捷四足机器人。

背景技术

四足机器人是目前机器人领域研究的热点，四足机器人相比于传统轮式机器人可以更敏捷、快速的越过非结构化环境。通过创新四足机器人的传动系统，减轻四足机器人的重量，提升四足机器人的控制性能，可使四足机器人拥有更好的灵活性、稳定性、环境适应性。

申请号为CN201711260907.1的发明专利其采用四条支腿，每条支腿三个电机，三个自由度，膝关节通过传送带的传动方式减轻腿部转动惯量。这个四足机器人的主要缺点是电机较多、成本较高，腿部各关节转动角度受限，不够灵活、轻便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于同轴并联机构的敏捷四足机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于同轴并联机构的敏捷四足机器人，包括躯干、四个并联腿、设置在躯干内的用于驱动并联腿活动的双电机同轴异步传动模块、控制与通讯模块以及电源模块，所述并联腿安装在躯干的两侧，所述并联腿包括大腿和小腿，所述大腿包括结构与长度均相等的第一大腿杆以及第二大腿杆，所述小腿包括结构与长度均相等的第一小腿杆以及第二小腿杆，所述第一大腿杆的从动端与第一小腿杆的主动端铰接，所述第二大腿杆的从动端与第二小腿杆的主动端铰接，所述第一大腿杆的主动端与第二大腿杆的主动端铰接，所述第一小腿杆的从动端与第二小腿杆的从动端铰接，所述第一大腿杆与第二大腿杆的主动端均连接至双电机同轴异步传动模块上，以分别控制第一大腿杆与第二大腿杆运动。

进一步地，所述双电机同轴异步传动模块包括与第一大腿杆和第二大腿杆连接的同轴传动装置、第一驱动电机以及第二驱动电机，所述同轴传动装置包括与第一大腿杆的主动端连接并驱动第一大腿杆转动的第一传动轴以及与第二大腿杆的主动端连接并驱动第二大腿杆转动的第二传动轴，所述第一传动轴与第二传动轴同轴设置并相互不干扰转动，所述第一驱动电机用于驱动第一传动轴转动，所述第二驱动电机用于驱动第二传动轴转动。

进一步地，所述第一驱动电机通过设置在其主轴的第一主动齿轮、第一同步带以及与第一传动轴同轴转动设置的第一同步齿轮来驱动第一传动轴转动，所述第二驱动电机通过设置在其主轴的第二主动齿轮、第二同步带以及与第二传动轴同轴转动设置的第二同步齿轮来驱动第二传动轴转动，所述第一主动齿轮的盘面直径比第一同步齿轮的盘面直径小，所述第二主动齿轮的盘面直径比第二同步齿轮的盘面直径小，所述第一驱动电机的转轴、第二驱动电机的转轴以及同轴传动装置位置连线形成等边三角形。

进一步地，所述同轴传动装置还包括套设在第一传动轴和第二传动轴外部的固定机座，所述第二传动轴套设在第一传动轴外部，所述第一传动轴与第二传动轴之间设置有轴承以使其相互独立转动，所述第二传动轴与固定机座之间设置有轴承以使其相互独立转动。

进一步地，所述第一小腿杆的从动端端部或者第二小腿杆的从动端的端部设有橡胶足垫。

进一步地，所述控制与通讯模块包括用于控制双电机同轴异步传动模块运作的编码器电路板以及中央控制器，所述中央控制器设置在躯干底部，所述双电机同轴异步传动模块设置在躯干安装并联腿的侧面。