[其他]步行机的复合式足履迈步机构

说明书

本发明属无轨车辆运输步行机中的迈步机 构(B62D57/02)或工业机器人的步行机械 (B25J05/00)。

已知步行机的迈步机构，按其使用场合可 分为两类，一类用于硬地面(如水泥、石头、 马路等地面)，另一类用于松软的或地形复杂的 地面(如沼泽、沙滩、矿山的地面)。前一类因 地面抗压强度大，故迈步机构的足履接地面积 较小。常见的有四足式〔苏联专利856890〕，六足 式〔美国专利4,202,423〕。后一类因地面 松软或高低不平，则迈步机构的足履接地面积 大，这一类常见的有两种，一种是偏心曲拐机 械传动式的，如〔美国专利4,334,587〕、〔苏联 专利569474〕、〔苏联专利649610〕等。它们都存 在着每迈一个步距，其机身都上下颠簸一次的 严重缺点。另一种是液压传动式，也是与本发 明最接近的技术，如〔苏联1979年的专利676698〕。 该步行机的足履升降运动和水平迈步都是用油 缸推动的。它有一对可升降的复合式足履，一 个通过固定支承可着地的机体，当机体着地支 撑机身重量时，足履被油缸抬起，履靴空载向 前移动，然后足履着地支撑机重，机体再被立 式油缸抬起并向前移动一步。它有下列三个缺 点：1.每前进一步，其机体的重心对地面都 上、下颠簸一次；2.因其足履的腿柱上端是 用铰链销轴与机体以活动铰接的，故刚度很差， 不能承受旁弯力矩，每当机体前进时，机体摇 晃，不稳定。3.由于只有一对足履，所以每 迈一步，实际只相当于人腿足步行动作的半步， 速度较慢。

本发明目的，就是为了解决：让步行机的 那些接地面积较大的足履，在载重负荷较大的 情况下，能实现仿人腿足的左、右足交替运动 的步行动作，以提高步行速度，并使之重心平 稳，不发生忽上忽下的颠簸，并解决一般步行 机不能爬登一定高度的直角台阶的困难。

为了达到这目的，本发明的基本结构是由 两组可仿人的腿足交替迈步动作的复合式足履 所组成，每组复合足履至少有两个可同步运动 的复合足履。其每只复合足履上都有一个刚度 较大的对上联接机体，对下联接履靴的滑板。 该滑板的下底面可在履靴内的轨道上作往复水 平运动，滑板的上顶面与可升降的腿柱的下部 以固定联接，再通过腿柱与机体联接。每一个 滑板上的腿柱根数，可以单根，也可以多根， 但最好是两根。为了能爬登一定高度的直角台 阶，在履靴的前后两端制成45°的船形斜面，斜 面外侧有阶梯式登坡齿。

本发明的一个典型实例如图1所示，机体 平台〔1〕上面的司机室、货仓等，下面有四 只复合式足履〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕。每只足 履上有两个可升降往复运动的腿柱〔2〕和〔3〕 与机体相联。每一只复合式足履和腿柱的基本 结构如图2。腿柱是由活塞〔8〕和油缸体 〔9〕组成。其活塞〔8〕通过活塞杆与机体 〔1〕相联，油缸体〔9〕直接与滑板〔10〕 的上表面〔a〕固定联接，滑板〔10〕的下表 面〔b〕可在履靴〔11〕内的轨道〔d〕上作往 复水平移动，为减少摩擦力，在〔b〕和〔d〕 这两个滑动面之间可以安装一排滚柱〔12〕。 滑板〔10〕和履靴〔11〕在水平动力油缸〔14〕 的作用下，可作相对往复水平运动，油缸体 〔14〕通过铰接支架〔13〕与履靴〔11〕联接， 活塞杆〔15〕通过铰接支架〔16〕与滑板〔10〕 联接。

为实现仿人的左、右腿足交替运动的踏步、 前进、后退和登台阶的步行动作，将图1中的 四只足履分成A、B两个足履组，其中足履 〔4〕和〔7〕为A组，足履〔5〕和〔6〕 为B组，每组的两个足履同步动作。这样，由 四只足履组成的A、B两组足履，在功能上就 相当于人的左、右两只腿足了。下面以向前迈 步动作为例：当B组足履〔5〕和〔6〕着地， 并承受全部机重时，A组足履〔4〕和〔7〕 在腿柱上的立式油缸作用下升起悬在空中，其 足履〔5〕和〔6〕的两个履靴〔11〕，在水平 油缸〔14〕作用下，相对滑板〔10〕向前移动 一个空载步距，与此同时，B组足履的滑板 〔10〕承载机体〔1〕在水平油缸〔14〕的作 用下，相对B组已着地的履靴〔11〕向前移动 一个“B步距”。同理A组足履着地，带着机体 〔1〕向前移动一个“A步距”。重复循环，完 成仿人左右腿足交替的步行动作。