一种步行机构制造技术

一种用于步行机的具有旋转导轨转向装置的步行机构。该步行机构腿的水平运动导轨为旋转导轨，所有旋转导轨装在一个平动机架上，转向时由装在平动机架内的转向传动装置保证各旋转导轨与车身同步转动。腿机构为三维运动可分离直线机构。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属无轨车辆运输步行机(B62D57/02)或工业机器人(B25J05/00)中的一种行走机构。步行机构的转向问题是一项难以解决的问题。本专利技术之前，具有两个以上自由度的腿机构的步行机的行走和转向多由计算机来控制，而不专设转向装置。例如文献所述的美国俄亥俄州立大学研制的六足步行机ASV便是一个典型的例子。它的腿机构是一个二维简单式缩放机构，其水平和竖直两个方向的运动导轨相互垂只装在⊥形框架内，框架的上部与车身绞接，可在油缸的推动下向里或向外运动，因此该步行机的腿机构具有3个自由度。它的六条腿沿车身两边对称布置。它的转向用计算机来控制，这种步行机在转向时的控制要比直线行走时复杂得多，这是因为，转向时计算机控制系统必须同时给出六条腿的18个自由度的不同指令，才能保证转向时车身的稳定及腿之间的协调，这无论是在控制系统组成、算法和程序实现上都是一个复杂问题。显然在一般技术条件下要实现转向是不可能的，即使像例中所说的步行机能够转向，但由于它在转向时需不断地调换脚步，改变姿态，必然会有转向速度慢，机动性差的缺点，同时也使造价大幅度提高，降低实用性。本专利技术的目的，就是为了解决步行机行走机构的转向问题。为在现有技术条件下实现步行机的合理转向和为将来步行机的转向和控制提供方法和装置。为此目的，本专利技术注意到步行机前进的方向与其腿机构的水平运动导轨的方向是一致的特点，用改变腿机构水平运动导轨的方向来实现步行机的转向。本专利技术的要点在于引入了旋转式导轨为腿机构的水平运动导轨。当步行机转向时，利用转向传动装置使各条腿的水平运动导轨作同步转动，改变腿的水平运动方向即步行机的运动方向。各旋转导轨的转轴与转向传动装置都装在一个桶状机架内，显然这个机架在转向时只能做平动，为具有真实意义下的转向，可以让车身也与旋转导轨同步转动，使车头始终朝向前进方向。由于腿机构的水平运动导轨是转动的，所以腿机构宜选用运动可分离机构，使其水平运动导轨的运动不影响竖直方向运动。这样的机构有三维简单式缩放机构和笛卡尔正交机构。旋转导轨的引入使一维导完成二维导向功能，防止了使用三维简单式缩放机构和空间笛卡尔正交机构存在的多导轨重迭的弊病。在保证静态稳定平衡的情况下腿数可选4条以上，以六腿、八腿为好，重型步行机可适当增加腿数，腿应中心对称园周均等布置。附图说明图1是一个将该步行机构用于六足步行车辆的方案示意图。图2是该步行车的转向示意图。其中实线表示步行机当前的位置，虚线或点划线表示步行转过一个角度后的位置。箭头所指的是步行机前进的方向。图3是一种三维简单式缩放机构的运动原理图。图4是笛卡尔正交机构。如图1所示，平动机架(12)是一个园形或多边形的桶状结构，上底部设有上支承架(13)和下支承架(27)，桶壁(14)上均布有与腿数相等的两边装有腿机构的竖直运动导轨(11)的槽(16)，平动机架(12)的上支承架(13)通过车身(1)的空心轴(9)和旋转支承(3)与车身相连。腿机构(23)的水平运动导轨是一组旋转导轨(17)，其空心转轴(19)与机架(12)的下支承板(27)相连，中心对称均布在平动机架(12)的下支承板(27)上。齿轮(4)、(5)，轴(6)、齿轮(8)、(10)组成的转向传动装置，装在平动机架(12)的上支承板(13)和下支承板(27)之间，总传动比为1，在步行机转向时保证车身(1)，各旋转导轨(17)同步转动。腿机构是由连杆(26)、(24)、(25)、(21)组成的经过等效变形的三维简单式缩放机构，变形的方法是保持原引导点R、Q和随动点P不动将连杆做等效平移或延长。这样做有利于腿机构的紧凑。以上所说的转向传动装置可用液压、气动、电力等传动方式代替，此时旋转导轨的转动由液压马达，旋转油缸、气动马达或电机直接驱动，用计算机控制同步。实际上，在用计算机直接控制旋转导轨(17)运动的情况下，本专利技术不仅提供了方便的转向机构，并实质上是提供了一种柱坐标机构，使步行机的控制算法的建立变得简单，例中所说的腿向内、外侧步的转向方法在控制算法上具有一定的困难。本专利技术与现有技术相比，具有下列突出优点有一套转向装置使步行机构在转向时同时具备以下优点①可在脚与地面无滑动的情况下转向;②可连续转向(即边走边转而不出现折线规迹);③可一次转向(即不换脚转过任意角度，这是自然界动物和本专利技术之前所述的步行机永远无法达到的);④最突出的优点是可有一个不比常规车辆复杂的机械式转向装置，转向时不用微机控制，使微机解放出来集中精力控制身体的平衡、姿态及腿的协调，开发了步行机的能力。如果使用微机控制旋转导轨的运动，仍具备上述前三项优点，此时步行机可自由选择落脚点，且有一个典型的柱坐标机构，使控制算法、控制系统以及程序实现都大为简化，从而提高了步行机的实用性。旋转导轨用一维导轨完成二维导向功能，防止了导轨的重迭，减轻了重量，使三维简单式缩放机构或空间笛卡尔正交机构有可能被广泛用于腿机构设计。本专利技术可用于步行车辆、矿山步行机械和多腿工业步行机器人等。权利要求1.一种步行机构，它由机架、导轨、腿机构和传动装置组成。本专利技术的特征是机架(12)内具是转向传动装置，上支承架(13)通过空心轴(9)、旋转支承(3)连接机身(1)，又通过旋转导轨(17)、竖直导轨(11)连接腿机构(23)。2.根据权利要求1所说的步行机构，其特征在于所说旋转导轨(17)与空心转动轴(19)为一体，中心对称均布在平动机架(12)的下支架(27)上，且与腿数相等。3.根据权利要求2所说的步行机构，其特征是机架(12)的竖直桶壁(14)上均布与腿数相等的且两边装有导轨(11)的槽(16)。4.根据权利要求1所说的步行机，其特征在于所说的转向传动装置是由装在空心转动轴(19)一端的齿轮(4)、与齿轮(4)啮合的齿轮(5)、齿轮(8)和与齿轮(8)啮合的齿轮(10)组成。也可由液压马达、气动马达、可控电机或者旋转油缸取代。5.根据权利要求1所说的步行机构，其特征在于由连杆(26)、(25)、(24)、(21)组成的腿机构是三维简单式缩放机构，引导点R通过滑块(18)和旋转导轨(17)连接，引导点Q通过滑块(20)与竖直导轨(11)连接。腿机构也可以是空间笛卡尔正交机构。6.根据权理要求1所说的步行机构，其特征在于所说的步行机为四腿以上，以六腿、八腿为最佳。全文摘要一种用于步行机的具有旋转导轨转向装置的步行机构。该步行机构腿的水平运动导轨为旋转导轨，所有旋转导轨装在一个平动机架上，转向时由装在平动机架内的转向传动装置保证各旋转导轨与车身同步转动。腿机构为三维运动可分离直线机构。文档编号B62D57/02GK1031353SQ8710415公开日1989年3月1日 申请日期1987年8月20日 优先权日1987年8月20日专利技术者高峰, 陈秉聪, 杨红旗 申请人:吉林工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步行机构，它由机架、导轨、腿机构和传动装置组成。本专利技术的特征是机架（１２）内具是转向传动装置，上支承架（１３）通过空心轴（９）、旋转支承（３）连接机身（１），又通过旋转导轨（１７）、竖直导轨（１１）连接腿机构（２３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，陈秉聪，杨红旗，
申请(专利权)人：吉林工业大学，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]