腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人及驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人及其驱动方法，包括机体和腿部；机体为八杆变胞机构，其包括依次连接形成闭环的八个铰链副，其中第五铰链副、第六铰链副和第二铰链副的转动轴线相互平行，第七铰链副、第八铰链副与第四铰链副的转动轴线相互平行；第五铰链副和第八铰链副与所述第一铰链副的转动轴线相垂直，第六铰链副和第七铰链副的转动轴线均与第二铰链副的转动轴线相垂直；将八杆变胞机构应用到四足仿生机器人的腰部，通过不同的驱动方式使得变胞机构在运动过程中改变机构构态、自由度，实现了腰部构型的改变，腰部能左右对折，从而更好的模仿各类动物的腰部结构，实现对多类动物仿生。

【技术实现步骤摘要】
腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人及驱动方法
本专利技术涉及仿生机器人
，特别涉及一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人及驱动方法。
技术介绍
多足仿生机器人机构简单且灵活，承载能力强、稳定性好，不仅能在复杂的非结构路面上行走，轻易地跨过较大的障碍(如壕沟、岩石等)，而且能以动态步态实现快速移动。多足仿生机器人可以代替人完成许多危险作业，在军事、矿山开采、核能工业、星球探测、消防营救、建筑业、农林采伐、示教娱乐等领域有着广阔的应用前景。然而，传统多足仿生机器人在模仿动物时，关注点大多集中在腿部结构，而对于腰部结构常常没有给予太多关注。传统多足仿生机器人腰部普遍采用刚性结构。其缺点在于：1)腰部不可动，仅起支撑和载物平台的作用，对机器人的运动和姿势不起任何作用。2)多足仿生机器人刚性结构的腰部，无法改变其形状，机器人各条腿的相对位置保持不变，机器人只能通过改变腿部姿态来实现行走、奔跑、避障和转弯等动作，腰部对仿生机器人的运动和适应性调节不起任何作用，而且刚性的腰部结构极大地限制了机器人整体工作空间和灵活度。3)多足仿生机器人刚性腰部极大限制了机器人对自身重心的调节性能，使得机器人行走的稳定裕度很小，步态中存在临界稳定状态，行走过程不稳定。4)步态规划方面，刚性腰的仿生机器人步态有限，无法实现类似于动物的上下弓腰、仰腰、扭腰的动作。5)刚性腰部无法起到缓冲减震的作用，同时也限制了行走速度。6)传统仿生机器人只能模仿特定的一种动物，不能同时模仿多种动物的形态。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人及驱动方法，其可变形，灵活，自适应能力更强。本专利技术的腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人，包括机体和腿部；机体为八杆变胞机构，其包括依次连接形成闭环的第一铰链副、第二铰链副、第三铰链副和第四铰链副，第一铰链副包括相互铰接的第一铰杆和第二铰杆，第二铰链副包括相互铰接的第三铰杆和第四铰杆，第三铰链副包括相互铰接的第五铰杆和第六铰杆，第四铰链副包括相互铰接的第七铰杆和第八铰杆；第二铰杆远离第一铰杆一端与第三铰杆铰接形成第五铰链副，第四铰杆远离第三铰杆一端与第五铰杆铰接形成第六铰链副，第六铰杆远离第五铰杆一端与第七铰杆铰接形成第七铰链副，第八铰杆远离第七铰杆一端与第一铰杆远离第二铰杆一端铰接形成第八铰链副；第五铰链副的转动轴线、第六铰链副的转动轴线和第二铰链副的转动轴线相互平行，第七铰链副的转动轴线、第八铰链副的转动轴线与第四铰链副的转动轴线相互平行；第五铰链副和第八铰链副的转动轴线均与第一铰链副的转动轴线相垂直，第六铰链副和第七铰链副的转动轴线均与第二铰链副的转动轴线相垂直；腿部在第三铰杆、第四铰杆、第七铰杆和第八铰杆上各设置一个。进一步，每一腿部包括第一腿杆、第二腿杆和第三腿杆，第二腿杆的一端与第一腿杆铰接形成第九铰链副，第二腿杆的另一端与第三腿杆铰接形成第十铰链副，第九铰链副和第十铰链副的转动轴线相平行。进一步，每一腿部的第一腿杆的上端与对应的铰杆转动配合且形成的转动轴线与对应铰杆所处的铰链副的转动轴线相平行。进一步，第一铰杆、第二铰杆、第五铰杆和第六铰杆的长度相同，第三铰杆、第四铰杆、第七铰杆和第八铰杆的长度相同；第三铰杆的长度大于第二铰杆长度。进一步，当第一铰杆和第八铰杆间夹角与第六铰杆和第七铰杆间夹角相等时，第一铰链副的转动轴线与第三铰链副的转动轴线共线。本专利技术还公开了一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人的驱动方法，驱动第二铰链副、第四铰链副、第五铰链副、第六铰链副、第七铰链副和第八铰链副中的任意三个再加上第一铰链副和第三铰链副中的任意一个或两个即可驱动该仿生机器人的机体部分，同时驱动腿部。本专利技术还公开了一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人的驱动方法，首先，驱动第一铰链副或/和第三铰链副转动一定角度，以使得第二铰杆、第三铰杆、第四铰杆和第五铰杆所在平面围绕第一铰链副或/和第三铰链副的转动轴线相对于第六铰杆、第七铰杆、第八铰杆和第一铰杆所在平面旋转；然后，驱动第二铰链副、第四铰链副、第五铰链副、第六铰链副、第七铰链副和第八铰链副中的任意一个；同时驱动每条腿部。本专利技术还公开了一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人的驱动方法，当驱动第一铰链副或第二铰链副各转动180度，或同时驱动第一铰链副和第二铰链副，使得第一铰杆的上表面与第二铰杆的上表面重合、第三铰杆的上表面与第八铰杆的上表面重合、第四铰杆的上表面与第七铰杆的上表面重合、第五铰杆的上表面与第六铰杆的上表面重合，并第五铰链副的转动轴线与第八铰链副的转动轴线重合、第二铰链副的转动轴线与第四铰链副的转动轴线重合、第六铰链副的转动轴线与第七铰链副的转动轴线重合；再选择驱动第二铰链副、第四铰链副、第五铰链副、第六铰链副、第七铰链副和第八铰链副中的任意三个；同时驱动每条腿部。本专利技术的有益效果：本专利技术的腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人及其驱动方法，将八杆变胞机构应用到四足仿生机器人的腰部，通过不同的驱动方式使得变胞机构在运动过程中改变机构构态、自由度，实现了腰部构型的改变，腰部能左右对折，从而更好的模仿各类动物的腰部结构，实现对多类动物仿生。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。图1是本专利技术仿生机器人的闭链结构示意图；图2是本专利技术仿生机器人的其中一开链的结构示意图；图3是本专利技术仿生机器人实施例一腰部为平面构态模仿蜥蜴的结构示意图；图4是本专利技术仿生机器人实施例一腰部为平面构态模仿小狗的结构示意图；图5是本专利技术仿生机器人实施例一腰部为平面构态模仿蜘蛛的结构示意图；图6是本专利技术仿生机器人实施例一腰部为平面构态模仿竹节虫的结构示意图；图7是本专利技术仿生机器人实施例二腰部左右弯曲的示例之一的结构示意图；图8是本专利技术仿生机器人实施例二腰部左右弯曲的示例之二的结构示意图；图9是本专利技术仿生机器人实施例二腰部左右弯曲的示例之三的结构示意图；图10是本专利技术仿生机器人实施例三腰部左右对折模仿螳螂的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围内。参照图1-图10，图1是本专利技术仿生机器人的闭链结构示意图，图2是本专利技术仿生机器人的其中一开链的结构示意图，图3是本专利技术仿生机器人实施例一腰部为平面构态模仿蜥蜴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人，其特征在于：包括机体和腿部；所述机体为八杆变胞机构，其包括依次连接形成闭环的第一铰链副、第二铰链副、第三铰链副和第四铰链副，所述第一铰链副包括相互铰接的第一铰杆和第二铰杆，所述第二铰链副包括相互铰接的第三铰杆和第四铰杆，所述第三铰链副包括相互铰接的第五铰杆和第六铰杆，所述第四铰链副包括相互铰接的第七铰杆和第八铰杆；所述第二铰杆远离第一铰杆一端与第三铰杆铰接形成第五铰链副，所述第四铰杆远离第三铰杆一端与所述第五铰杆铰接形成第六铰链副，所述第六铰杆远离所述第五铰杆一端与所述第七铰杆铰接形成第七铰链副，所述第八铰杆远离所述第七铰杆一端与所述第一铰杆远离第二铰杆一端铰接形成第八铰链副；所述第五铰链副的转动轴线、所述第六铰链副的转动轴线和所述第二铰链副的转动轴线相互平行，所述第七铰链副的转动轴线、所述第八铰链副的转动轴线与所述第四铰链副的转动轴线相互平行；所述第五铰链副和所述第八铰链副的转动轴线均与所述第一铰链副的转动轴线相垂直，所述第六铰链副和所述第七铰链副的转动轴线均与所述第二铰链副的转动轴线相垂直；所述腿部在第三铰杆、第四铰杆、第七铰杆和第八铰杆上各设置一个。...

【技术特征摘要】
1.一种腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人，其特征在于：包括机体和腿部；所述机体为八杆变胞机构，其包括依次连接形成闭环的第一铰链副、第二铰链副、第三铰链副和第四铰链副，所述第一铰链副包括相互铰接的第一铰杆和第二铰杆，所述第二铰链副包括相互铰接的第三铰杆和第四铰杆，所述第三铰链副包括相互铰接的第五铰杆和第六铰杆，所述第四铰链副包括相互铰接的第七铰杆和第八铰杆；所述第二铰杆远离第一铰杆一端与第三铰杆铰接形成第五铰链副，所述第四铰杆远离第三铰杆一端与所述第五铰杆铰接形成第六铰链副，所述第六铰杆远离所述第五铰杆一端与所述第七铰杆铰接形成第七铰链副，所述第八铰杆远离所述第七铰杆一端与所述第一铰杆远离第二铰杆一端铰接形成第八铰链副；所述第五铰链副的转动轴线、所述第六铰链副的转动轴线和所述第二铰链副的转动轴线相互平行，所述第七铰链副的转动轴线、所述第八铰链副的转动轴线与所述第四铰链副的转动轴线相互平行；所述第五铰链副和所述第八铰链副的转动轴线均与所述第一铰链副的转动轴线相垂直，所述第六铰链副和所述第七铰链副的转动轴线均与所述第二铰链副的转动轴线相垂直；所述腿部在第三铰杆、第四铰杆、第七铰杆和第八铰杆上各设置一个。2.根据权利要求1所述的腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人，其特征在于：每一所述腿部包括第一腿杆、第二腿杆和第三腿杆，所述第二腿杆的一端与所述第一腿杆铰接形成第九铰链副，第二腿杆的另一端与所述第三腿杆铰接形成第十铰链副，所述第九铰链副和所述第十铰链副的转动轴线相平行。3.根据权利要求2所述的腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人，其特征在于：每一所述腿部的所述第一腿杆的上端与对应的铰杆转动配合且形成的转动轴线与对应铰杆所处的铰链副的转动轴线相平行。4.根据权利要求1所述的腰部使用八杆变胞机构的四足仿生机器人，其特征在于：所述第一铰杆、所述第二铰杆、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春松，唐昭，戴建生，
申请(专利权)人：天津市大然科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12