本发明专利技术涉及仿生沙基机器人(利用仿生学原理设计的在流动颗粒介质地面上用轮足行走的机器人)C形腿，尤其是一种仿生沙基机器人及其二维运动C形腿及其运动控制方法。包括C形腿本体(4)，其特点是：该C形腿本体(4)与一曲拐(8)的输出轴连接，而该曲拐(8)的输入轴通过减速器(12)与电机(11)连接，还包括一连杆(7)，该连杆(7)的一端通过轴承套装在前述曲拐(8)的曲柄销上，而其另一端铰接在仿生沙基机器人的身体上；另外前述的电机(11)固定在一滑轨(9)的滑块(10)上，该滑轨(9)则固定在仿生沙基机器人的身体上。本发明专利技术的仿生沙基机器人C形腿克服了仿生机器人C形腿在松软沙基中滑转率过大的缺点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及仿生沙基机器人(利用仿生学原理设计的在流动颗粒介质地面上用轮足行走的机器人)C形腿，尤其是一种仿生沙基机器人及其二维运动C形腿及其运动控制方法。包括C形腿本体(4)，其特点是：该C形腿本体(4)与一曲拐(8)的输出轴连接，而该曲拐(8)的输入轴通过减速器(12)与电机(11)连接，还包括一连杆(7)，该连杆(7)的一端通过轴承套装在前述曲拐(8)的曲柄销上，而其另一端铰接在仿生沙基机器人的身体上；另外前述的电机(11)固定在一滑轨(9)的滑块(10)上，该滑轨(9)则固定在仿生沙基机器人的身体上。本专利技术的仿生沙基机器人C形腿克服了仿生机器人C形腿在松软沙基中滑转率过大的缺点。【专利说明】
本专利技术涉及仿生沙基机器人（利用仿生学原理设计的在流动颗粒介质地面上用 轮足行走的机器人）C形腿，尤其是一种仿生沙基机器人及其二维运动C形腿及其运动控制 方法。
技术介绍
2001 年美国宾夕法尼亚大学教授 Daniel E. Koditscheki与 Martin Buehler 2 (当 时任加拿大麦吉尔大学教授，后在波±顿动力研究所带领团队负责机器人的Bi曲og研究 计划，现任Covidien公司的高级总监）、叫UC Saranli3(当时为美国密歇根大学博±生， 现任±耳其比尔肯大学副教授）专利技术了机器人RHex (仿生六足机器人），在2002年申请到 了美国专利（专利号=6481513)。2001至2006年期间Daniel E.Koditschek教授的团队 对RHex进行了改进，最后将仿生六足机器人的腿定形为C形腿。2007年至2009年Daniel E.Koditschek教授与美国佐治亚理工学院教授Daniel Goldman教授的CRAB L油(Complex 化eology And Biomechanics L油，复杂的流变学和生物力学实验室）合作研制出San地ot, 并测试了其在流动颗粒介质地面上的通过特性。2009年后至今，Daniel Goldman教授的团 队一直在研究行走与流动沙基上的机器人。2013年3月该团队在科学杂志上发表了论文 "A Terradynamics of Legged Locomotion on Granular Media",文中作者证明了在各种 异构的沙基机器人腿中，C形腿在松软的沙基中的抓地能力最好，并首次提出了地面动力学 (Terradynamics)理论，为沙基机器人的研究在方法上指明了方向。 [000引 C形腿仿生六足机器人每条腿只有一个自由度，由一个电机控制，克服了一般仿生 机器人自由度多、控制复杂的缺点。其基本步法是模仿沙漠甲虫的H脚架步法，其步态具有 沙漠晰赐在沙漠快速奔跑时的特点。C形腿仿生六足机器人虽然是目前在松软沙子上行走 性能最好的机器人，但它在松软沙基的滑转率仍然过大。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种仿生沙基机器人二维运动C形腿，能够克服现有仿 生机器人C形腿在松软沙基中滑转率过大的缺点，在不增加驱动电机和控制难度情况下提 高机器人在松软沙基上的通过能力； 本专利技术的目的之二是提供一种采用上述二维运动C形腿的仿生沙基机器人； 本专利技术的目的之H是提供一种上述仿生沙基机器人二维运动C形腿的运动控制 方法。 -种仿生沙基机器人二维运动C形腿，包括C形腿本体，其特别之处在于；该C形 腿本体与一曲拐的输出轴连接，而该曲拐的输入轴通过减速器与电机连接，还包括一连杆， 该连杆的一端通过轴承套装在前述曲拐的曲柄销上，而其另一端较接在仿生沙基机器人的 身体上；另外前述的电机固定在一滑轨的滑块上，该滑轨则固定在仿生沙基机器人的身体 上。 其中曲柄销两端分别通过曲柄臂与曲拐的输入轴和输出轴连接。 其中电机和减速器均安装在滑块上。 其中C形腿本体与一曲拐的输出轴通过紧固件连接。 其中在连杆的一端固定有圆环，该圆环通过轴承套装在曲拐的曲柄销上。 所述C形腿本体的形状基本为英文字母C的弧形。 所述C形腿本体采用上述记载的二维运动C形腿。 二维运动C形腿的C形腿本体在随其转轴进行旋转运动的同时还随其转轴进行往 复平动。 其中C形腿本体在随其转轴的往复平动中，当C形腿本体与沙基地面接触时其转 轴向后平动，而当C形腿本体离开沙基地面后其转轴向前平动。 其中C形腿本体在随其转轴的旋转运动外，还随其转轴进行往复平动，当C形腿本 体与沙基地面接触时在随其转轴向后转动的同时，也随其转轴向后平动。 其中C形腿本体在随其转轴的旋转运动外，还随其转轴进行往复平动，当C形腿本 体离开沙基地面时在随其转轴向前转动的同时，也随其转轴向前平动。 本专利技术的仿生沙基机器人C形腿是应用地面动力学的研究成果和仿生学原理，设 计出了一种全新的仿生沙基机器人二维运动C形腿及其运动控制方法，它在松软沙基行走 时的动作状态要比一维运动C形腿更接近晰赐后肢在沙上奔跑时的状态，进而可克服了仿 生机器人C形腿在松软沙基中滑转率过大的缺点。使用该C形腿的轻巧灵便的沙基机器人 不但可W完成沙漠、草原、山脉等复杂地形的探险、营救和军事侦察工作，而且可用于月球 表面和火星表面的探测。 【专利附图】【附图说明】 附图1为本专利技术中采用二维运动C形腿的仿生六足机器人示意图； 附图2为本专利技术中二维运动C形腿的运动原理图； 附图3为本专利技术中二维运动C形腿的结构示意图； 附图4为一维运动C形腿轴的运动轨迹； 附图5为二维运动C形腿安装时与曲拐曲柄臂的相对位置关系示意图； 附图6为口二271/3的一维运动C形H脚架步法切换示意图； 附图7为0二271^时二维运动C形腿H脚架步法切换示意图； 附图8为^二271^时一维运动C形腿在无滑硬路面运行轨迹； 附图9为时二维运动C形腿在无滑硬路面运行轨迹。 【具体实施方式】 如图1、2、3所示，本专利技术提供了一种仿生沙基机器人二维运动C形腿，包括C形腿 本体4,该C形腿本体4与一曲拐8的输出轴连接，而该曲拐8的输入轴通过减速器12与电 机11连接，还包括一连杆7,该连杆7的一端通过轴承套装在前述曲拐8的曲柄销上，而其 另一端较接在仿生沙基机器人的身体上；另外前述的电机11固定在一滑轨9的滑块10上， 该滑轨9则固定在仿生沙基机器人的身体上。 其中曲柄销两端分别通过曲柄臂与曲拐8的输入轴和输出轴连接。电机11和减 速器12均安装在滑块10上。C形腿本体4与一曲拐8的输出轴通过紧固件连接。另外在 连杆7的一端固定有圆环，该圆环通过轴承套装在曲拐8的曲柄销上。C形腿本体4的形状 基本为英文字母C的弧形。 一种仿生沙基机器人，包括C形腿本体4,所述C形腿本体4采用上述记载的二维 运动C形腿。 一种仿生沙基机器人二维运动C形腿的运动控制方法，二维运动C形腿的C形腿 本体4在随其转轴进行旋转运动的同时还随其转轴进行往复平动。其中C形腿本体4在随 其转轴的往复平动中，当C形腿本体4与沙基地面接触时其转轴向后平动，而当C形腿本体 4离开沙基地面后其转轴向前平动。其中C形腿本体4在随其转轴的旋转运动外，还随其转 轴进行往复平动，当本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种仿生沙基机器人二维运动C形腿，包括C形腿本体(4)，其特征在于：该C形腿本体(4)与一曲拐(8)的输出轴连接，而该曲拐(8)的输入轴通过减速器(12)与电机(11)连接，还包括一连杆(7)，该连杆(7)的一端通过轴承套装在前述曲拐(8)的曲柄销上，而其另一端铰接在仿生沙基机器人的身体上；另外前述的电机(11)固定在一滑轨(9)的滑块(10)上，该滑轨(9)则固定在仿生沙基机器人的身体上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡钢墩，潘欢，李学丰，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：宁夏;64
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