[发明专利]一种宽度可控的机器人C型腿

说明书

本发明公开了一种宽度可控的机器人C型腿，它包括弧腿主干、固定托盘、宽度调节内挡板、竖连杆、横连杆、电动推杆和宽度调节外挡板；所述的固定托盘与弧腿主干连接，宽度调节内挡板对称布置在弧腿主干上，宽度调节外挡板对称布置在弧腿主干的两侧，宽度调节外挡板的下沿与固定托盘接触，宽度调节内挡板的外沿与宽度调节外挡板接触；电动推杆与竖连杆连接，电动推杆与横连杆连接。其有益效果在于：弧腿主干的第一段腿、第二段腿、第三段腿在接触点处共切线，所以该处导数相等，无突变，提高了机器人的抗冲击能力，且第三段圆弧腿以转动中心为圆心，很容易实现类轮式运动提高了机器人的高速运动能力。

技术领域

本发明属于机器人设计领域，具体涉及一种宽度可控的机器人C型腿。

背景技术

小型的移动机器人中以腿足式机器人灵活性和地形适应性较强，且现有机器人又以弧腿式机器人的运动稳定性和地形适应能力在实践中表现较好，可广泛应用在战后、灾后搜救，后勤辅助运输，固定路线巡逻等方面，在非结构化环境中具有极大应用价值。而机器人的弧腿结构对机器人整体性能影响较大。

在机器人运动过程中，机器人需要执行相应的任务，如通过摄像头观测伤员生理参数，这就要求机器人在高速运动的同时还是保证较小的质心波动。在国内外已有的研究中，除采用特殊步态规划外，还有人采用三轮辐以及刚度控制的方法来解决机器人质心上下起伏的问题。三轮辐及多轮辐因为特殊结构设计，使得机器人起伏被限制在一定范围内，从而减少质心波动，保证模块正常工作，但该方法没有彻底解决质心波动问题只是减弱，由于质心波动导致的一系列问题仍然存在，尤其是快速运动时尤为明显。

典型的三轮幅机器人如天津大学的田润在《一类新型轮腿式移动机器人的优化设计与实验研究》中经过若干种多轮辐机器人的越障能力对比优选出的三轮幅弧腿结构，虽然因为轮辐数目增加，导致机器人质心运动中可下降范围减少，但每段腿仍为圆心不在转动中心的圆弧构型，这就导致了起伏问题仍然存在。

为了增加机器人的地形适应能力，使得机器人适应不同的地形，可采用机器人运动机构宽度变化的方法。对于变宽度的机器人，可以分为两类，一类是在现阶段最成功的六弧腿机器人上增加特定结构导致的腿部结构宽度变化，另一类是整体可变的自重构机器人，然而可重构机器人控制算法复杂，大大增加了控制难度。

现有的增加特定结构导致宽度变化的方案如Shen-Chiang Chen在《Quattroped:ALeg–Wheel Transformable Robot》一文中展示了一款机器人可以通过转动机构实现宽度变化。该机器人预先将两个半圆弧构型腿重合放置，转动结构工作时将一侧弧腿转到前方形成一个轮。如此实现了宽度变化，但更应该看做轮腿和半圆弧腿的转化。当转换为轮腿时，机器人的越障能力已经大幅度下降，并且宽度变化也只有一个级别，面对复杂环境，缺乏适应性。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽度可控的机器人C型腿，该结构可实现C型腿的宽度变化。

本发明的技术方案如下：一种宽度可控的机器人C型腿，它包括弧腿主干、固定托盘、宽度调节内挡板、竖连杆、横连杆、电动推杆和宽度调节外挡板；所述的固定托盘与弧腿主干连接，宽度调节内挡板对称布置在弧腿主干上，宽度调节外挡板对称布置在弧腿主干的两侧，宽度调节外挡板的下沿与固定托盘接触，宽度调节内挡板的外沿与宽度调节外挡板接触；电动推杆与竖连杆连接，电动推杆与横连杆连接。

所述的弧腿主干包括第一段腿、第二段腿、第三段腿、固定横板和固定轴环；第一段腿、第二段腿、第三段腿之间在接触点处共切线，固定横板通过固定轴环固定电动推杆，固定轴环通过拧紧螺栓固定在电动推杆上，固定轴环与电动推杆之间直接焊接或者通过两侧分别添加螺栓进行紧固。

所述的固定托盘包括托盘主干和橡胶防滑层，托盘主干焊接在弧腿主干上。

所述的宽度调节内挡板包括内挡板主干、挡圈和竖向弹簧；内挡板主干经由竖向弹簧安装在弧腿主干上，并通过挡圈与竖连杆相连。