[实用新型]一种具有躯体俯仰关节和抓取机构的四足机器人

说明书

本实用新型公开了一种具有躯体俯仰关节和抓取机构的四足机器人及其抓取方法，包括驱动机构、机体、四条机械腿以及抓取机构。先驱动四足机器人向目标抓取物体运动直至手爪位于目标抓取物正上方；然后协调腿部运动使机器人朝向目标抓取物体运动，直至目标抓取物体位于抓取机构的抓取范围内；驱动脊柱关节使机器人躯体向上凸起，抓取部件一和抓取部件二形成对目标抓取物体的抓取动作，在抓取过程中协调腿部运动，保持目标抓取物体在抓取机构的抓取范围内；抓取物体后，协调腿部运动，使机器人向上运动，直至机器人恢复到初始运动状态，驱动机器人继续运动。本实用新型的抓取机构简单，控制方法层次清晰，控制精确，运行稳定可靠。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有躯体俯仰关节和抓取机构的四足机器人。

背景技术

为了增强机器人的作业能力，研究者会在机器人上安装机械臂。物体的抓取和搬运是安装在机器人上的机械臂的主要任务之一。目前对四足机器人的研究主要集中在提高运动能力和地形适应能力方面，对四足机器人抓取功能的研究很少。公开的文献资料中仅美国的波士顿动力公司在研制的四足机器人BigDog和Spot上，通过安装机械臂的方式实现了抓取功能。在四足机器人上安装机械臂可以实现物体的抓取，但是也增加了机器人的重量，降低了机器人的运动性能。

发明内容

本发明目的是针对现有技术中四足机器人的抓取功能研究较少的问题，提供一种具有躯体俯仰关节和抓取机构的四足机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有躯体俯仰关节和抓取机构的四足机器人，包括驱动机构、机体、四条机械腿以及抓取机构；所述机体由机体前部和机体后部组成，机体前部与机体后部之间相铰接，铰接处形成脊柱关节，所述脊柱关节用于实现机体前部和机体后部之间的相对俯仰转动；所述机械腿与机体固定连接，由结构相同的左前腿、右前腿、左后腿和右后腿组成，其中，所述左前腿和右前腿分别铰接于机体前部的两侧，所述左后腿和右后腿分别铰接于机体后部的两侧；所述抓取机构由结构相同的手爪组件一和手爪组件二组成；所述抓取机构垂直设于机架的下部，其中，手爪组件一与机体前部固定连接，所述手爪组件二与机体后部固定连接；所述手爪组件一和手爪组件二的抓取端相对设置，抓取端底部处于同一高度，用于对目标物体的抓取；所述驱动机构由多组伺服电机组成，分别设于机架内部铰接处、机架与机械腿铰接处以及机械腿内部各部件的铰接处，用于机架以及机械腿的运动。

本发明进一步解决的技术方案是，所述伺服电机由固定件、输出轴以及连接件组成，所述脊柱关节通过固定件将伺服电机固定于机体前部，输出轴通过连接件与机体后部固定连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述机械腿包括由上至下依次铰接的肩胛骨、大腿和小腿；所述肩胛骨与机体的铰接处形成偏航髋关节，所述大腿与肩胛骨的铰接处形成俯仰髋关节，所述小腿与大腿的铰接处形成膝关节。

本发明进一步解决的技术方案是，所述偏航髋关节通过固定件将伺服电机固定于机体前部或机体后部，输出轴通过连接件与肩胛骨固定连接；所述俯仰髋关节通过固定件将伺服电机固定于肩胛骨，输出轴通过连接件与大腿固定连接；所述膝关节通过固定件将伺服电机固定于大腿，输出轴通过连接件与小腿固定连接。

本发明进一步解决的技术方案是，所述手爪组件一和手爪组件二由固定架和两个手爪组成；所述手爪对称分布于固定架的两端，与固定架一体焊接成型。

本发明进一步解决的技术方案是，所述手爪组件一的手爪与手爪组件二的手爪之间错开分布。

本发明通过协调驱动左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和脊柱偏航关节，使安装在机器人上的抓取机构逼近目标抓取物体并实现抓取。脊柱关节、偏航髋关节、俯仰髋关节及膝关节均采用直接驱动方式；左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和脊柱偏航关节通过驱动机构均可作为主动件带动其他部件运动。

本发明的与现有技术相比的优点在于：