一种四足仿生机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种四足仿生机器人，包括控制系统和机械系统，机械系统包括两躯干和设置在两躯干间用于调整两躯干摆动的腰部调整电机，两躯干均连接有两条腿部机构，各腿部机构包括多自由度的混联机构和驱动混联机构摆动的驱动电机，混联机构的摆动轴线与两躯干的摆动轴线平行，控制系统协调控制腰部调整电机和驱动电机实现两躯干和四条腿部机构的连续摆动以实现跳跃运动，此通过腰部调整电机和四条腿部机构的设置，控制系统协调控制腰部调整电机和各驱动电机以驱动两躯干和四条腿部机构摆动以实现整体机构姿态的转变，进而实现连续跳跃动作，该四足仿生机器人结构简单、运动灵活，此发明专利技术用于机器人技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种四足仿生机器人
本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种四足仿生机器人。
技术介绍
随着机器人技术的不断发展，在面对恶劣环境和复杂地形时，利用运动机器人弹跳功能增强其地形适应和自主运动能力是近年发展较快的一种机器人技术。相比轮式、履带式或一般足式机器人，跳跃机器人具有突出的越障能力，其运动爆发性及突然性对机器人躲避危险是非常有利的，更重要的是跳跃的运动方式具有低能耗特点。此外，研究跳跃机器人有助于对生物奔跑、跳跃运动机理的深入了解，对改善目前步行或爬行等迟缓运动方式有更好的启发意义。最早的跳跃式机器人为MarcRaibert于1980年在麻省理工学院机器人实验室研制的单腿连续性跳跃式机器人，机器人的运动被限制在1个平面内，腿部装有气缸，作用相当于弹簧，因此它在地面上的运动类似于1个带弹簧的倒立摆，解决了单足跳跃机器人起跳姿态控制和落地时足部定位算法的问题。Minnesota大学研制了一种可以跃上楼梯的微小型机器人，机器人外形为一圆柱体，直径为40mm，长度为115mm，重200g，该机器人属于间歇性跳跃式机器人，平坦地形下采用两轮前行，遇到楼梯，可以释放弹性腿实现跳跃，跳跃高度达到35cm。美国国家航空宇航局(NASA)下属的喷气推进实验室的第二代跳跃式机器人的蓄能装置采用六连杆构造，把水平方向弹簧线形伸缩转化成机体方向的非线形拉伸和压缩。六连杆蓄能机构可以有效预防机器人提前起跳，同时提高系统的能量利用率。日本东京大学的Kenken机器人模仿了狗类腿部腿的工作原理。该机器人在地面接触阶段可以积蓄能量，在跳跃触地时可以吸收能量。该跳跃模型是用腿部弹簧来模拟腿的作用，弹簧位于大腿和小腿后跟之间并平行于中腿，这样的安装位置使机器人在跳跃触地时，弹簧可以吸收地面对腿部的冲击，并把动能积蓄成势能储存起来用于下次跳跃，腾空阶段，有利于腿部的被动的收缩和张开。在国内，西北工业大学和哈尔滨工业大学近年来也开展了跳跃机器人的相关研究，前者主要从事仿袋鼠跳跃机理研究，后者主要从事仿蝗虫跳跃机理研究。现都处于基础研究阶段，还没有取得实质性的成果。现有技术中，连续跳跃运动机器人都比较复杂，平衡性也比较差而且稳定性不高，起跳效率比较低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种机构简单、运动灵活的四足仿生机器人。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四足仿生机器人，包括控制系统和机械系统，机械系统包括两躯干和设置在两躯干间用于调整两躯干摆动的腰部调整电机，两躯干均连接有两条腿部机构，各腿部机构包括多自由度的混联机构和驱动混联机构摆动的驱动电机，混联机构的摆动轴线与两躯干的摆动轴线平行，控制系统协调控制腰部调整电机和驱动电机实现两躯干和四条腿部机构的连续摆动以实现跳跃运动。作为上述技术方案的进一步改进，混联机构包括若干连杆，连杆包括第一主动杆、第二主动杆、第一传力杆、第二传力杆以及第三连杆，第一传力杆的两端分别与第一主动杆和第三连杆铰接，第二传力杆的两端分别与第二主动杆和第三连杆铰接，驱动电机包括分别驱动第一主动杆和第二主动杆的第一驱动电机和第二驱动电机。作为上述技术方案的进一步改进，第一驱动电机和第二驱动电机均为舵机，第一主动杆与第一驱动电机的第一舵盘铰接，第二驱动电机的第二舵盘还连接有舵盘连接件，第二主动杆与舵盘连接件间偏心铰接，第一传力杆和第二传力杆分别铰接在第三连杆同一端的不同位置。作为上述技术方案的进一步改进，第三连杆的另一端还设置有缓冲机构，缓冲机构包括脚、铰接设置在脚上的扭簧，还设置有对扭簧限位的扭簧限位销。作为上述技术方案的进一步改进，脚为圆弧状的板，扭簧有两个，两个扭簧铰接在脚圆弧凹面内设置的两个铰接筋上。作为上述技术方案的进一步改进，各腿部机构均设有与相应躯干固定连接的电机支架，第一驱动电机和第二驱动电机均固定设置在电机支架上。作为上述技术方案的进一步改进，腰部调整电机为单轴舵机，还设置有安装腰部调整电机的腰部电机安装座，两躯干分别与腰部调整电机和腰部电机安装座固定连接。作为上述技术方案的进一步改进，两躯干均为设置有弯折的钣金件，各躯干上开设有减轻重量的通孔。作为上述技术方案的进一步改进，控制系统包括主芯片、电源模块、Wi-Fi模块/蓝牙模块、舵机控制端口、USART、电源输出模块、传感器模块和程序下载模块。作为上述技术方案的进一步改进，控制系统基于ARM开发，控制系统的电路板设置在两躯干上。本专利技术的有益效果：此四足仿生机器人通过腰部调整电机和四条腿部机构的设置，控制系统协调控制腰部调整电机和各驱动电机以驱动两躯干和四条腿部机构摆动以实现整体机构姿态的转变，进而实现连续跳跃动作，该四足仿生机器人结构简单、运动灵活。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明：图1是四足仿生机器人的整体机构示意图；图2是四足仿生机器人的驱动电机结构示意图；图3是四足仿生机器人的缓冲结构的示意图。具体实施方式参照图1至图3，本专利技术为一种四足仿生机器人，包括控制系统和机械系统，机械系统包括两躯干1和设置在两躯干1间用于调整两躯干1摆动的腰部调整电机2，两躯干1均连接有两条腿部机构，各腿部机构包括多自由度的混联机构和驱动混联机构摆动的驱动电机，混联机构的摆动轴线与两躯干1的摆动轴线平行，控制系统协调控制腰部调整电机2和驱动电机实现两躯干1和四条腿部机构的连续摆动以实现跳跃运动。通过腰部调整电机2和四条腿部机构的设置，控制系统协调控制腰部调整电机2和各驱动电机以驱动两躯干1和四条腿部机构摆动以实现整体机构姿态的转变，进而实现连续跳跃动作，该四足仿生机器人结构简单、运动灵活。作为优选的实施方式，混联机构包括若干连杆，连杆包括第一主动杆5、第二主动杆6、第一传力杆8、第二传力杆7以及第三连杆10，第一传力杆8的两端分别与第一主动杆5和第三连杆10铰接，第二传力杆7的两端分别与第二主动杆6和第三连杆10铰接，驱动电机包括分别驱动第一主动杆5和第二主动杆6的第一驱动电机31和第二驱动电机32。作为优选的实施方式，第一驱动电机31和第二驱动电机32均为舵机，第一主动杆5与第一驱动电机31的第一舵盘151铰接，第二驱动电机32的第二舵盘152还连接有舵盘连接件16，第二主动杆6与舵盘连接件16间偏心铰接，第一传力杆8和第二传力杆7分别铰接在第三连杆10同一端的不同位置。作为优选的实施方式，第三连杆10的另一端还设置有缓冲机构，缓冲机构包括脚11、铰接设置在脚11上的扭簧12，还设置有对扭簧12限位的扭簧限位销13。扭簧12和扭簧限位销13的设置可以在机器人落地的过程中起到良好的缓冲作用，防止机器人因落地冲击大而发生损坏。作为优选的实施方式，脚11为圆弧状的板，扭簧12有两个，两个扭簧12铰接在脚11圆弧凹面内设置的两个铰接筋上。作为优选的实施方式，各腿部机构均设有与相应躯干1固定连接的电机支架4，第一驱动电机31和第二驱动电机32均固定设置在电机支架4上。作为优选的实施方式，腰部调整电机2为单轴舵机，还设置有安装腰部调整电机2的腰部电机安装座，两躯干1分别与腰部调整电机2和腰部电机安装座固定连接。作为优选的实施方式，两躯干1均为设置有弯折的钣金件，各躯干1上开设有减轻重量的通孔。作为优选的实施方式，控制系统包括主芯片、电源模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四足仿生机器人，其特征在于：包括控制系统和机械系统，所述机械系统包括两躯干（1）和设置在两所述躯干（1）间用于调整两躯干（1）摆动的腰部调整电机（2），两所述躯干（1）均连接有两条腿部机构，各所述腿部机构包括多自由度的混联机构和驱动所述混联机构摆动的驱动电机，所述混联机构的摆动轴线与两躯干（1）的摆动轴线平行，所述控制系统协调控制腰部调整电机（2）和驱动电机实现两躯干（1）和四条腿部机构的连续摆动以实现跳跃运动。

【技术特征摘要】
2017.01.20 CN 20171005079311.一种四足仿生机器人，其特征在于：包括控制系统和机械系统，所述机械系统包括两躯干（1）和设置在两所述躯干（1）间用于调整两躯干（1）摆动的腰部调整电机（2），两所述躯干（1）均连接有两条腿部机构，各所述腿部机构包括多自由度的混联机构和驱动所述混联机构摆动的驱动电机，所述混联机构的摆动轴线与两躯干（1）的摆动轴线平行，所述控制系统协调控制腰部调整电机（2）和驱动电机实现两躯干（1）和四条腿部机构的连续摆动以实现跳跃运动。2.根据权利要求1所述的四足仿生机器人，其特征在于：所述混联机构包括若干连杆，所述连杆包括第一主动杆（5）、第二主动杆（6）、第一传力杆（8）、第二传力杆（7）以及第三连杆（10），所述第一传力杆（8）的两端分别与第一主动杆（5）和第三连杆（10）铰接，所述第二传力杆（7）的两端分别与第二主动杆（6）和第三连杆（10）铰接，所述驱动电机包括分别驱动第一主动杆（5）和第二主动杆（6）的第一驱动电机（31）和第二驱动电机（32）。3.根据权利要求2所述的四足仿生机器人，其特征在于：所述第一驱动电机（31）和第二驱动电机（32）均为舵机，所述第一主动杆（5）与第一驱动电机（31）的第一舵盘（151）铰接，所述第二驱动电机（32）的第二舵盘（152）还连接有舵盘连接件（16），所述第二主动杆（6）与舵盘连接件（16）间偏心铰接，所述第一传力杆（8）和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，管贵森，牟宗高，
申请(专利权)人：深圳源创智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44