[发明专利]一种六自由度四足机器人

摘要

本发明公开了一种六自由度四足机器人，包括上板和四条机械腿，所述四条机械腿均匀对称地分布在上板下方的四周，且四条机械腿的结构完全相同，所述上板连接四条机械腿并构成六自由度机器人的躯干；本发明四个机械腿采用相同的结构，简化四足机器人结构，增强了机器人的灵活性，本发明具有六个自由度，适应性高，能在复杂环境中工作，机械腿采用串并混联的方式，可兼备串联和并联两种机构的优点，具有工作空间大、运动惯性小、承载能力强和运动精度高等优点，整体采用了对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好等优点。

主权项

1.一种六自由度四足机器人，其特征在于：包括上板(1)和四条机械腿，所述四条机械腿均匀对称地分布在上板(1)下方的四周，且四条机械腿的结构完全相同，所述上板(1)连接四条机械腿并构成六自由度机器人的躯干；所述机械腿包括转动关节(2)、腿部(3)和踝关节(4)；所述转动关节(2)包括固定底板(201)、第一轴承座(202)、转动连接杆(203)、竖板(204)、转动关节从动杆(205)、第二轴承座(206)、转动关节连杆(207)和转动关节步进电机(5)；所述固定底板(201)固定在上板(1)上，两块竖板(204)垂直固定在固定底板(201)的下方且两块竖板(204)相互垂直；两块竖板(204)的内侧均设置有第一轴承座(202)，且两个输入轴分别通过轴承安装在两个第一轴承座(202)内；两个第二轴承座(206)分别固定在腿部(3)上且两个第二轴承座(206)的轴心线相互垂直，第二运动链轴和第三运动链轴分别通过轴承安装在两个第二轴承座(206)内；每块竖板(204)的外侧还设置有转动关节步进电机(5)，竖板(204)上设置有通孔，转动关节步进电机(5)的输出轴穿过并通过键连接对应竖板(204)上的输入轴；所述转动连接杆(203)为直角方形杆，转动连接杆(203)的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在一根输入轴上，转动连接杆(203)的另一端与转动关节从动杆(205)通过第一运动链轴铰接；所述转动关节连杆(207)为直角方形杆，转动关节连杆(207)的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在另一根输入轴上，转动关节连杆(207)的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第三运动链轴上；所述转动关节从动杆(205)直角方形杆，转动关节从动杆(205)的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第二运动链轴上；所述腿部(3)包括顶板(301)、第一上臂(302)、腿部步进电机(303)、减速器(304)、电机支架(305)、主动圆锥齿轮(306)、从动圆锥齿轮(307)、腿部主动轴套筒(309)、腿部主动杆(310)、腿部动杆轴(311)、腿部从动杆(313)、腿部旋转轴(314)、前臂(315)、从动轴轴套(316)、关节连接件(317)、从动轴(318)、第二上臂(319)、腿部动杆轴轴套(320)、腿部主动轴(321)；所述顶板(301)为U型板，其中一个第二轴承座(206)固定在顶板(301)的底面上，第一上臂(302)和第二上臂(319)的上端分别固定在顶板(301)的两个侧面上，所述顶板(301)、第一上臂(302)和第二上臂(319)共同构成整个上臂组件；所述关节连接件(317)为U型板，两个前臂(315)的下端分别固定在关节连接件(317)的两个侧面上，所述关节连接件(317)和两个前臂(315)共同构成整个前臂组件，前臂组件的两个前臂(315)的上端与上臂组件的第一上臂(302)和第二上臂(319)的下端通过腿部旋转轴(314)铰接在一起，前臂组件和上臂组件绕着腿部旋转轴(314)相互转动；所述腿部主动轴(321)的一端安装在第一上臂(302)的中部，腿部主动轴(321)的另一端安装在第二上臂(319)的中部，从动圆锥齿轮(307)固定在腿部主动轴(321)上，所述腿部主动轴套筒(309)固定在所述腿部主动轴(321)上，所述腿部主动杆(310)的一端固定在所述腿部主动轴套筒(309)上，腿部主动杆(310)的另一端与腿部从动杆(313)通过腿部动杆轴(311)铰接；所述腿部从动杆(313)的另一端通过从动轴轴套(316)套装在从动轴(318)上，所述从动轴(318)的两端分别安装在两条前臂(315)的中部；所述腿部步进电机(303)固定在上臂组件上，所述电机支架(305)呈U型且电机支架(305)的两个侧面分别与第一上臂(302)和第二上臂(319)固定连接，电机支架(305)设置有通孔且减速器(304)安装在所述电机支架(305)的通孔内，所述腿部步进电机(303)的转动轴通过减速器(304)连接主动圆锥齿轮(306)，且所述主动圆锥齿轮(306)和从动圆锥齿轮(307)相互啮合；腿部步进电机(303)通过联轴器带动主动圆锥齿轮(306)的转动，从而带动从动圆锥齿轮(307)、腿部主动轴套筒(309)、腿部主动轴(321)和腿部主动杆(310)组成的整体进行转动，进而通过腿部从动杆(313)带动整个前臂组件绕着腿部主动轴(321)转动；所述踝关节(4)包括踝关节静平台(402)、胡克铰链(403)、直线电机连接件(404)、直线电机(405)、推杆连接件(406)、第一球铰链(407)、第二球铰链(408)、踝关节动平台(409)、支撑轴(410)；所述踝关节静平台(402)通过螺栓固定在腿部(3)的关节连接件(317)上，所述踝关节静平台(402)的下方均布三个胡克铰链(403)；所述踝关节动平台(409)上均布三个第一球铰链(407)，且踝关节动平台(409)的中部安装有第二球铰链(408)，支撑轴(410)的一端固定在踝关节静平台(402)上，支撑轴(410)的另一端连接第二球铰链(408)；所述直线电机(405)设置有三个，每个所述直线电机(405)的两端均分别连接直线电机连接件(404)和推杆连接件(406)，直线电机(405)通过直线电机连接件(404)铰接在胡可铰链上，直线电机(405)通过推杆连接件(406)铰接在第一球铰链(407)上。