[发明专利]基于连杆共面的可原地转向四足机器人及控制系统

说明书

本发明涉及仿生机器人领域，尤其涉及基于连杆共面的可原地转向四足机器人及转向控制系统，具体的，基于连杆共面的可原地转向四足机器人中包括：机身，第一舵机、四个传动臂以及移动腿。本发明通过将四组传动臂以对角线为分隔，形成两组传动结构，以第一舵机驱动两组传动结构进行反向的往复运动，这样两组传动臂同时作用，两组传动臂产生的力矩大小相同，方向相反，从而产生使机身转向的切向力矩，进而达到机身以及其自身的重心轴进行转向目的，这种结构无需额外的驱动结构既可以形成原地转向的功能，降低了结构的复杂程度，不仅方便了后期的维修，而且整体的造价更低。

技术领域

本发明涉及仿生机器人领域，尤其涉及基于连杆共面的可原地转向四足机器人及控制系统。

背景技术

足式机器人相较于轮式机器人拥有更好的跨域障碍的能力，相较于履带式机器人又有较高的灵活性和机动能力，因此足式机器人兼具越障能力和机动性。

现有的四足机器人为了保证机身具有稳定的原地转向能力，通常会在腿部设置向外的偏移结构，使得腿部能够以向外产生偏移角度的方式进行转向，这种方式虽然能够进行稳定的转向，但是其动力结构更多，使得整体的结构更加复杂，在结构损坏时，需要花费更多的时间进行拆卸和维修，较为麻烦。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了基于连杆共面的可原地转向四足机器人及控制系统，具体技术方案如下：

基于连杆共面的可原地转向四足机器人，包括：机身；第一舵机，所述第一舵机与机身固定；四个传动臂，四个所述传动臂的端部连线呈水平状态的矩形，四个所述传动臂分为两组，矩形对角线上的两个传动臂为一组，所述传动臂与第一舵机的旋转端固定；移动腿，所述移动腿的一端转动连接有连接件以及传动臂远离第一舵机的一端；所述第一舵机驱动两组所述传动臂做反向的往复运动以形成切向力驱动机身原地转向。

作为上述技术方案的改进，所述第一舵机的数量与四个传动臂一一对应，每个所述第一舵机的两端分别设置有第一连接件以及第二连接件。

作为上述技术方案的改进，所述连接件包括有第一连杆、第二连杆、第三连杆以及传动件，所述第一舵机的旋转端转动连接于传动件的中心位置，所述第一连杆的一端连接有第二舵机，所述第一连杆的另一端与第二连杆铰接，所述第二连杆的另一端与传动件铰接，所述第三连杆的一端与移动腿铰接，所述第三连杆的另一端与传动件铰接点设置于所述第一舵机旋转端的上方，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆以及传动臂处于同一竖直平面上。

作为上述技术方案的改进，所述移动腿远离传动臂的一端连接有足部，所述足部的材质为橡胶材料。

基于连杆共面的可原地转向四足机器人控制系统，包括：控制模块，控制如上述技术方案中的基于连杆共面的可原地转向四足机器人；舵机驱动模块，用于控制第一舵机转动以使得两组所述传动臂做反向的往复运动以形成切向力驱动机身原地转向以及控制第二舵机转动以驱动移动腿抬放；无线通信模块，用于与移动控制器建立无线通信以进行无线控制；超声波模块，用于探测行进路径上的障碍；陀螺仪模块，用于检测机身的倾斜角度；摄像模块，用于拍摄行进路径上的环径情况。

作为上述技术方案的改进，所述控制模块包括有电路板以及集成于电路板上的控制芯片，所述舵机驱动模块、无线通信模块、超声波模块、陀螺仪模块以及摄像模块均与电路板电性连接。

本发明的有益效果：

1、通过将四组传动臂以对角线为分隔，形成两组传动结构，以第一舵机驱动两组传动结构进行反向的往复运动，这样两组传动臂同时作用，两组传动臂产生的力矩大小相同，方向相反，从而产生使机身转向的切向力矩，进而达到机身以及其自身的重心轴进行转向目的，这种结构无需额外的驱动结构既可以形成原地转向的功能，降低了结构的复杂程度，不仅方便了后期的维修，而且整体的造价更低。