[发明专利]一种基于总线的四足机器人

说明书

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种基于总线的四足机器人；本发明包括机器本体及设置在机器本体上的四条支撑腿；机器本体内安装有相连接的主控器和锂电池，主控器上连接有EtherCAT总线，支撑腿上设置有与所述EtherCAT总线进行电性连接的腿运动控制器，支撑腿的髋关节、大腿关节和小腿关节分别安装有用于控制髋关节运动的髋关节控制机构、用于控制大腿关节运动的大腿关节控制机构和用于控制小腿关节运动的小腿关节控制机构；本发明通过主控器控制腿运动控制器工作，进而控制每条支撑腿的髋关节、大腿关节和小腿关节的运动，同时通过EtherCAT总线由主控器进行控制，使各个运动快捷且灵活。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种基于总线的四足机器人。

背景技术

目前人类的运输方式主要有三种：空中运输、陆地运输和河海运输。陆地运输工具的移动方式主要有轮式和履带式；轮式车辆自从出现到现在已经在人类的物资运输中应用数千年，其大大提升了人类物资运输的效率，在人类文明的发展中作出了难以估量的贡献。由于轮式车辆对地形的适应能力不足，于是随着近代科技的发展出现了履带式车辆。相对于轮式车辆，履带式车辆的地形适应能力大大提升，能够通过陡坡、宽壕、沼泽等复杂地形；但是美军在1967年的调查结果显示，还是有近二分之一的地面使用传统的履带式车辆也难以通行。在这种情况下，实现一种能到达传统轮式车辆、履带式车辆不能到达的地面的车辆的需求就产生了；哺乳动物能够通过腿足行走的方式适应很多轮式车辆、履带式车辆不能适应的地形，相应的腿足式车辆的地形适应能力也要比轮式车辆和履带式车辆更好；腿足式车辆有以下优点：能够利用离散的落足点选择来最优化支撑点，能够通过解耦足端运动轨迹和躯干运动轨迹来减弱从足端传向躯干的扰动，能过跨越障碍，从原理上考虑，腿足式车辆甚至可以适应所有地形。

腿足式车辆目前还在开发过程中，但腿足式机器人在逐步开发中，将为腿足式车辆建立足够的经验和概念，腿足式机器人按腿足数量可以分为单足机器人、双足机器人、四足机器人、六足机器人以及更多足机器人。相对于其它腿足机器人，四足机器人在机械结构复制度、稳定性和运动速度等方面有较好的取舍；从进化论的角度看，四足移动的方式几乎为所有的陆生哺乳动物所采用，这说明了四足移动方式对地球地形有较强的适应能力，同时这也为四足机器人的研究提供了足够多的研究样例，因此，四足移动方式成为了研究的热点；在目前四足机器人的研究中，其灵活性不好及体积大成为目前的大难题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于总线的四足机器人，通过主控器控制腿运动控制器工作，进而控制每条支撑腿的髋关节、大腿关节和小腿关节的运动，同时通过EtherCAT总线由主控器进行控制，使各个运动快捷且灵活。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于总线的四足机器人，其中，包括机器本体及设置在所述机器本体上的四条支撑腿；所述机器本体内安装有相连接的主控器和锂电池，所述主控器上连接有EtherCAT总线，所述支撑腿上设置有与所述EtherCAT总线进行电性连接的腿运动控制器，所述支撑腿的髋关节、大腿关节和小腿关节分别安装有用于控制髋关节运动的髋关节控制机构、用于控制大腿关节运动的大腿关节控制机构和用于控制小腿关节运动的小腿关节控制机构。

作为本发明的一种改进，所述髋关节控制机构包括用于带动髋关节运动的第一力矩电机和用于驱动所述第一力矩电机且与所述腿运动控制器电性连接的第一电机驱动器。

作为本发明的进一步改进，所述大腿关节控制机构包括于带动大腿关节运动的第二力矩电机和用于驱动所述第二力矩电机且与所述腿运动控制器电性连接的第二电机驱动器。

作为本发明的更进一步改进，所述小腿关节控制机构包括于带动小腿关节运动的第三力矩电机和用于驱动所述第三力矩电机且与所述腿运动控制器电性连接的第三电机驱动器。

作为本发明的更进一步改进，所述支撑腿的底部安装有与所述腿运动控制器电性连接的足端检测传感器。