[发明专利]一种舵机驱动四足连杆机器人

说明书

本发明公开了一种舵机驱动四足连杆机器人，属于机器人技术领域，在最大限度上减少了驱动数量，仅用两个微型舵机驱动便能实现机器人在二维平面上的自由运动，不仅降低了驱动机构的复杂性，让小型化设计更加简单，而且减少了因冗余驱动产生的能量消耗，提高了机器人的运动效率。利用连杆机构对机器人运动进行约束，进而实现了在单一驱动作用下的对角步态爬行，同时较低的重心设计可通过替换足部黏附材料实现垂直壁面与天花板上的爬行，提高运动稳定性的同时降低了运动机构的复杂性。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种舵机驱动四足连杆机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对工作条件和生活质量的要求也越来越高。高层建筑的清洁、核电站和石化企业的储罐检查和维护等领域都需要机器人代替人工实现自动化。爬壁机器人作为移动机器人的一个特殊分支，其主要特点是能克服重力作用在复杂的3D环境如竖直墙壁、玻璃、壳体、倒立天花板上自由运动。由于爬壁机器人工作环境的特殊性、应用前景的广泛性以及研究技术上所具有的挑战性，自1966年在日本问世以来一直受到世界各国科研工作者的广泛关注。其中研发适用于狭小空间运动的小型化爬壁机器人一直是研究工作的难点，且此类机器人的运动控制与步态规划研究也是关键，因此有必要设计一种舵机驱动四足连杆机器人的运动机构。

不同于传统爬壁机器人，这类机器人由于需要深入狭小复杂的受限空间，其整体尺寸通常具有小型化、扁平化的特点，并具有在二维空间表面自由运动能力，因此，具有多电机驱动、多自由度运动能力的多足爬壁机器人的运动机构因为难以小型化设计而显得并不适用。实现二维空间的自由运动在理论上只需要机器人最少有两个运动自由度，而传统的多足机器人设计为了满足机器人足部抬起与放下运动的需求，需要在踝、膝、髋等关节设置多个自由度，这就造成了机器人运动机构复杂、电机数量过多的问题，也让机器人小型化变得尤为困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种舵机驱动四足连杆机器人，以解决现有技术中机器人运动机构复杂、电机数量过多的问题，也让机器人小型化变得尤为困难的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种舵机驱动四足连杆机器人，包括：前摆动杆、第一连接杆、第二连接杆、驱动杆、后摆动杆、若干个支撑足和若干个微型舵机；

前摆动杆、后摆动杆和第二连接杆呈Z字型铰接，前摆动杆和后摆动杆相互平行，第一连接杆和驱动杆铰接，并分别连接后摆动杆和前摆动杆的中点位置，微型舵机设置在驱动杆上分别与前摆动杆和第一连接杆连接，若干个支撑足分别设置在前摆动杆和后摆动杆上。

优选地，所述支撑足包括：支撑足主体、轮轴、轮胎、单向轴承、密封挡板和减震弹簧；单向轴承与轮胎装配，轮胎与支撑足主体通过轮轴连接，密封挡板设置在支撑足主体上限位轮轴，减震弹簧安装在支撑足主体上。

优选地，轮胎和单向轴承相对固定并能绕轮轴单向转动。

优选地，密封挡板中心开设有圆孔，密封挡板通过中心的圆孔嵌套在支撑足主体上。

优选地，支撑足主体上开设有凹槽，减震弹簧安装在支撑足主体的凹槽中。

优选地，所述若干个微型舵机包括驱动舵机和转向舵机，驱动舵机通过齿轮与前摆动杆连接，转向舵机通过齿轮与第一连接杆。

优选地，所述驱动杆上开设了若干个矩形通孔和若干个螺纹孔用于装配微型舵机。

优选地，前摆动杆、后摆动杆和第二连接杆之间以圆柱副相互铰接，并在内部安装有轴承，通过螺母连接进行水平和垂直方向上的限位。

优选地，以前摆动杆上表面为基准面，前摆动杆、第一连接杆、第二连接杆、驱动杆和后摆动杆的上表面为垂直定位面，后摆动杆位于基准面上，第二连接杆位于基准面上方10mm，第一连接杆位于基准面下方10mm，驱动杆位于基准面下方20mm。