单动力腿机构四足步行机器人，包括运载架(A)、b至e组腿机构(B、C、D、E)，其中单组腿机构仅需要一个驱动电机，电机整周回转实现机构的步行移动。通过调整上下曲柄杆件相位差，即b至e第四杆(B-4、C-4、D-4、E-4)，可以完成对足端轨迹的调整，改变四足步行机器人的抬腿高度和跨步距离，提升地面通过性能。该机构可以用作星球探测、物资运载和军事侦察等领域。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】单动力腿机构四足步行机器人，包括运载架(A)、b至e组腿机构(B、C、D、E)，其中单组腿机构仅需要一个驱动电机，电机整周回转实现机构的步行移动。通过调整上下曲柄杆件相位差，即b至e第四杆(B-4、C-4、D-4、E-4)，可以完成对足端轨迹的调整，改变四足步行机器人的抬腿高度和跨步距离，提升地面通过性能。该机构可以用作星球探测、物资运载和军事侦察等领域。【专利说明】单动力腿机构四足步行机器人
本专利技术涉及一种四足步行机构，特别涉及一种单动力腿机构仿生步行机器人，通过调整腿部机构中曲柄杆件的相位改变足端轨迹，增强步行机构的地面适应性。
技术介绍
与轮式和履带式地面移动机器人相比较，步行机器人具有良好的地面适应能力。现有的步行机器人腿部多为开链机构，利用多关节独立驱动，经步态规划，实现移动步行，完成一个行走步态需要多个电机协同驱动。该类步行机器人结构简单，但是需要复杂完善的控制系统，腿部机构刚性差，能耗较大。另一类四足步行机器人为少自由度驱动，腿部为多连杆闭链机构，单腿仅需要一个电机驱动。中国专利CN102068819A公开了一种“单动力四足步行机构”，该机构单侧腿分两层布置，前后腿共用一个曲柄，该步行机构结构简单，可实现四足步行运动。但是该机构步态固定，无法调节抬腿高度和步距，限制了机构的通过性能和适用范围。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种单腿单自由度驱动，可调节抬腿高度和步距的四足步行机器人。本专利技术的技术方案:单动力腿机构四足步行机器人包括运载架、b至e组腿机构。所述的运载架包括:护栏架、车架钢板和牵引前杠。连接方式如下:两个车架钢板分别焊接于护栏架两侧底部，牵引前杠通过端部套环与护栏套合，与护栏架相互固定。b、c组腿机构与第d、e组腿机构分别为单动力腿机构四足机器人前、后腿，关节朝向相反，b至e组腿机构与运载架连接关系相同，其中，b组腿机构与运载架通过b第一杆上的四个安装孔固接。b至e组腿机构为单自由度连杆机构，分别通过b至e电机独立驱动，实现所述单动力腿机构四足步行机器人的地面运动。所述b组腿机构包括:b第一杆至b第七杆、b第一轴至b第七轴、b套筒、b电机、b带轮和b同步带，b组腿机构连接关系如下:b电机为双出轴电机，夹在两个b第二杆之间，电机轴分别穿过左右两个b第二杆，通过b第二杆上均布的四个电机安装孔完成b电机与两个b第二杆的固定。b第四轴穿过两个b第二杆中部安装孔，通过内、外侧卡簧槽进行轴向固定。将四个b带轮左右分别穿过b电机两个输出轴、b第四轴两端,通过D型面实现周向固定,轴端卡簧槽安装卡簧实现轴向固定。将b同步带安装在b带轮上,完成同步带传动部分连接。四个b第四杆通过D型孔过盈安装在b电机输出轴、b第四轴端部。两个b第二杆端部夹住b第一杆，b第一轴穿过安装孔，并安装卡簧固定。两个b第二杆另一端安装孔穿过b第五轴，外侧分别与两个b第六杆配合，b第五轴两端安装卡簧实现轴向固定。两个b第三杆一端安装孔分别与b电机输出轴上两个b第四杆上的安装孔配合，b第三轴穿过安装孔，两端用卡簧固定。两个b第三杆另一端安装孔与b第一杆凸台上通孔配合，b第二轴穿过安装孔，b第三杆与凸台之间布置b套筒，b第二轴两端安装卡簧实现轴向固定。两个b第五杆一端安装孔分别与b第四轴上两个b第四杆上的安装孔配合，b第三轴穿过安装孔，两端用卡簧固定。两个b第五杆另一端安装孔与b第六杆中部安装孔配合，b第六轴穿过安装孔，两端用卡簧实现轴向固定。b第六杆另一端安装孔与b第七杆上凸台安装孔相配合，b第七轴穿过安装孔，两端安装卡簧固定。所述的b至e组腿机构的零件组成、结构和尺寸、连接关系、自由度完全相同。通过上述连接，完成单动力腿机构四足步行机器人的装配。本专利技术和已有技术相比具有的有益效果:本专利技术专利提出一种单动力腿机构四足步行机器人，单个腿以多连杆机构联动代替多关节电机驱动，减少驱动电机数目，成本低廉，简化控制算法，提升系统可靠性。同时该步行机器人通过调节腿部曲柄杆件相位，调整足端轨迹实现抬腿高度和跨步距离的改变，改善了单自由度腿部机构的局限性，提升该类步行机构的地面通过性和应用范围。该步行机器人可用作星球探测、物资运载和军事侦察等领域。【专利附图】【附图说明】图1:单动力腿机构四足步行机器人整体三维图；图2:运载架三维图；图3:b组腿机构连接外形图；图4:b组腿机构驱动电机、带传动和曲柄杆件安装爆炸图；图5:曲柄杆件相位差为0°、90°和180°时腿部机构三维图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，单动力腿机构四足步行机器人包括运载架A、b至e组腿机构。如图2所示，运载架A包括:护栏架A-1、车架钢板A-2和牵引前杠A_3，连接方式如下:两个车架钢板A-2分别焊接于护栏架A-1两侧底部，牵引前杠A-3通过端部套环与护栏套合，与护栏架A-1相互固定。b、c组腿机构B、C与第d、e组腿机构D、E分别为单动力腿机构四足机器人前、后腿，关节朝向相反。b至e组腿机构与运载架A连接关系相同，其中，b组腿机构B与运载架A通过b第一杆B-1上的四个安装孔固接。b至e组腿机构为单自由度连杆机构，分别通过b至e电机独立驱动，实现所述单动力腿机构四足步行机器人的地面运动。如图3所示，b组腿机构B包括:b第一杆至b第七杆、b第一轴至b第七轴、b套筒B-10、b电机B-ll、b带轮B-12和b同步带B-14。b第一杆B-1为b组腿机构悬吊，上端面均布四个安装孔，另一面上凸台布置有两个通孔。b第二杆B-2布置四个通孔，靠近中部为电机输出轴孔，电机输出轴孔四周均布四个电机安装孔。b第三杆、b第四杆和b第五杆两端分别各有一个通孔，其中b第四杆B-4为曲柄杆。b第六杆B-6上布置三个通孔。b第七杆B-7为b组腿机构的足端，凸台上布置一个通孔，底部为减震橡胶。b组腿机构连接关系如下:b电机B-1l为双出轴电机，夹在两个b第二杆B-2之间，电机轴分别穿过左右两个b第二杆B-2，通过b第二杆B-2上均布的四个电机安装孔完成b电机B-1l与两个b第二杆B-2的固定。b第四轴B-15穿过两个b第二杆B-2中部安装孔,通过内外侧卡簧槽进行轴向固定。将四个b带轮B-12左右分别穿过b电机B-1l两个输出轴、b第四轴B-15两端，通过D型面实现周向固定,轴端卡簧槽安装卡簧实现轴向固定。将b同步带B-14安装在b带轮B-12上，完成同步带传动部分连接。四个b第四杆B-4通过D型孔过盈安装在b电机B-1l输出轴、b第四轴B-15端部，上述驱动、传动部分连接如图4所示。两个b第二杆B-2端部夹住b第一杆B-1, b第一轴B-8穿过安装孔,并安装卡簧固定。两个b第二杆B-2另一端安装孔穿过b第五轴B-16，外侧分别与两个b第六杆B-6配合，b第五轴B-16两端安装卡簧实现轴向固定。两个b第三杆B-3—端安装孔分别与b电机B-1l输出轴上两个b第四杆B-4上的安装孔配合，b第三轴B-13穿过安装孔，两端用卡簧固定。两个b第三杆B-3另一端安装孔与b第一杆B-1凸台上通孔配合，b第二轴B-9穿过安装孔，b第三杆B-3与凸台之间布置b套筒B-10, b第二轴B-9两端安装卡簧实现轴向固定。两个b第五杆B-5 —端安装孔分别与本文档来自技高网...
【技术保护点】
单动力腿机构四足步行机器人，其特征在于：单动力腿机构四足步行机器人包括运载架(A)、b至e组腿机构(B、C、D、E)；所述的运载架(A)包括：护栏架(A‑1)、车架钢板(A‑2)和牵引前杠(A‑3)；连接方式如下：两个车架钢板(A‑2)分别焊接于护栏架(A‑1)两侧底部；牵引前杠(A‑3)通过端部与护栏架(A‑1)相互固定；b、c组腿机构(B、C)与d、e组腿机构(D、E)分别为单动力腿机构四足机器人前、后腿，关节朝向相反；b至e组腿机构(B、C、D、E)与运载架(A)连接方式相同，其中，b组腿机构(B)与运载架(A)通过b第一杆(B‑1)上的四个安装孔固接；b至e组腿机构(B、C、D、E)为单自由度连杆机构，分别通过b至e电机(B‑11、C‑11、D‑11、E‑11)独立驱动，实现所述单动力腿机构四足步行机器人的地面运动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚燕安，阮强，武建昫，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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