[发明专利]机械仿生足及仿生步行机器人

说明书

本发明公开了一种机械仿生足及仿生步行机器人，其中，机械仿生足包括支架；可绕设在支架上的第一枢转轴转动的肢体；以及设在支架上的驱动机构，驱动机构设置成当其在一个驱动设备的驱动下，其上的动力输出端能够形成两个自由度的运动轨迹，动力输出端联接至肢体上；其中，肢体上具有行走端，且肢体设置成能够将动力输出端的运动轨迹在行走端上等比例放大。由此，动力输出端的运动轨迹可以通过肢体等比例放大后在肢体的行走端上体现，实现行走端的运动轨迹稳定可控；且只需要通过一个驱动设备对驱动机构进行驱动即可实现行走，实现了该机械仿生足的轻量化，降低该机械仿生足的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种步行机构，具体涉及一种机械仿生足及仿生步行机器人。

背景技术

步行机构因其能适应复杂路面，具有广泛的适应性，是在不平的路面主要使用的行走机构。常用的步行机构有两足、四足、六足、八足等形式，为了使步行机构的每个足都具有行走功能，每个足至少具有两个自由度，一般的情形，每个自由度需要单独通过一个马达进行驱动，且各个马达需要借助电脑的运算程序控制来实现足的两个自由度协调运动，实现方法较为复杂，导致每个足的重量和成本的增加。为了解决这个问题，有的方案尝试采用单个马达驱动，但由于无法协调好两个自由度的运动，行走时，却出现“机架的重心忽上忽下，高低起伏”的不平稳现象，使得足的运行负荷增大；也有的方案尝试采用单个马达驱动，但其足的结构形态与动物真腿的原生形态差别很大，却缩短了足的行走步幅，限制了足的运动范围。

发明内容

本发明的其中一个目的在于提供一种机械仿生足，以解决上述技术问题中的至少一个。

该机械仿生足包括支架；可绕设在支架上的第一枢转轴转动的肢体；以及设在支架上的驱动机构，驱动机构设置成当其在一个驱动设备的驱动下，其上的动力输出端能够形成两个自由度的运动轨迹，动力输出端联接至肢体上；其中，肢体上具有行走端，且肢体设置成能够将动力输出端的运动轨迹在行走端上等比例放大。

由此，当驱动机构运动时，动力输出端的运动轨迹可以通过肢体等比例放大，经过放大的动力输出端的运动轨迹在肢体的行走端上体现，实现行走端的运动轨迹稳定可控；且该驱动机构只需要一个驱动设备对驱动机构进行驱动就能获得体现两个自由度的行走轨迹，即动力输出端能够至少2个正交方向上平动，实现该机械仿生足的行走功能，从而简化了该机械仿生足的行走控制；且由于无需设置多个驱动设备，从而实现了该机械仿生足的轻量化，降低生产成本。当需要使用多个机械仿生足时，将每个机械仿生足的支架连接起来即可形成一个整体。

在一些实施例中，肢体包括可绕设在支架上的第一枢转轴转动的平行四边形机构，平行四边形机构为由第一边、第二边、第三边和第四边首尾依次通过第二枢转轴可枢转连接构成的可变形的平行四边形，第三边设在第一枢转轴上，第一枢转轴与第二枢转轴平行设置；以及设在第一边上的行走端，即肢体是由一个平行四边形机构增设或扩展得到的；动力输出端通过平行于第一枢转轴的第三枢转轴可枢转地联接至平行四边形机构上，且第三枢转轴的位置设置在第一枢转轴与行走端的连线上；第一枢转轴、第三枢转轴和行走端的位置设置成，在以第一枢转轴与行走端的连线为对角线的虚拟行走平行四边形中，其中两对边上分别分布有第一边上的至少一个第二枢转轴和第三边上的至少一个第二枢转轴，且另外两对边平行于第二边。即行走端和第一枢转轴分别设在平行四边形机构的两对边上，且分别位于平行四边形机构的相背离的两侧，一般情况下，行走端和第一枢转轴设在平行四边形机构的外侧，此时得到的肢体的放大比例较大；在极端情况下，第一枢转轴设在第三边的与其最近的第二枢转轴上，此时得到的肢体的放大比例较小。在优选实施方式中，行走端与第一边上的距离较远的第二枢转轴的连线与第一边上的两个第二枢转轴的连线共线。

当驱动机构运动时，在动力输出端的带动下，平行四边形机构在绕第一枢转轴转动的同时发生变形，由于以动力输出端与第一枢转轴的连线可以构成由虚拟行走平行四边形等比例缩小的虚拟驱动平行四边形的对角线，虚拟行走平行四边形的对角线与虚拟驱动平行四边形机构的对角线共线，从而使得平行四边形机构能够将动力输出端的运动轨迹在行走端上等比例放大。