足式行走机器人制造技术

提供一种足式行走机器人，包括：能量转化装置在行走机构停止移动后至少部分锁止行走机构，以将动能转化为势能；和/或，在行走机构开始移动后解锁行走机构将存储的势能转化为动能。从而有效地利用了足式行走机器人在行走过程中所产生的动能；能够减小动能对机器人部件的冲击。在行走机构开始移动后，将存储的势能转化为动能，从而为足式行走机器人在启动过程中提供了部分能量，继而减小了足式行走机器人启动过程中的能耗，从而延长了足式行走机器人动力源的使用寿命，继而延长了足式行走机器人的使用寿命。还提供了一种足式行走机器人的能量转化方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种。
技术介绍
随着科技的进步，机器人越来越广泛地应用于工业生产、医疗保健、国防太空、月艮务业等领域，足式行走机器人具有行动灵活、环境适应性强、鲁棒性高等优点，能在人类不能涉足的极端环境下工作，而被应用于野外作业、减灾救援、军事侦察、太空探索、极地科考等领域，成为人类不可缺少的重要工具。现有技术中，足式行走机器人的腿部通常由大腿臂和小腿臂构成，机器人的膝关节和髋关节均承受较大的负载。因此，足式行走机器人在瞬间启动过程中电机需要克服很大力矩，这一过程会消耗大量能量。而机器人在瞬间停止过程中又要减小速度，不仅浪费大量的动能，而且由于足式行走机器人的行走机构通常为刚性部件，在瞬间停止过程中，对行走机构的冲击较大，容易造成机械损耗，减少机器人的寿命。如何有效地利用机器人行走的过程中所产生的动能，以及如何减小瞬间停止过程中对行走机构产生的冲击成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请提供一种，以实现足式行走机器人的能量转化。根据第一方面，一种实施例中提供一种足式行走机器人，包括:机器人本体；行走机构，用于支撑机器人本体和移动机器人本体；能量转化装置，其设置在行走机构中，与行走机构可接触连接；能量转化装置在行走机构停止移动后至少部分接触锁止行走机构，以将机器人本体和/或行走机构的动能转化为势能；和/或，在行走机构开始移动后解锁行走机构将存储于能量转化装置中的势能转化为动能。根据第二方面，一种实施例中提供一种足式行走机器人的能量转化方法，包括:在行走机构停止移动后，延伸臂伸长抬高机器人本体的重心，能量转化装置锁止延伸臂和机械臂支架，将机器人本体和/或行走机构的动能转化为势能；在行走机构开始移动后，延伸臂缩短降低机器人本体的重心，将机器人本体和/或行走机构的势能转化为动能。依据上述实施例的足式行走机器人和能量转化方法，由于在行走机构停止移动后，能量转化装置至少部分接触锁止行走机构，将机器人本体和/或行走机构的动能转化为势能，从而有效地利用了足式行走机器人在行走过程中所产生的动能；并且，由于将动能吸收转化为势能，从而能够减小动能对机器人部件的冲击。在行走机构开始移动后，由于能量转化装置解锁行走机构，将存储的势能转化为动能，从而为足式行走机器人在启动过程中提供了部分能量，继而减小了足式行走机器人启动过程中的能耗，从而延长了足式行走机器人动力源的使用寿命，继而延长了足式行走机器人的使用寿命。作为优选的技术方案，采用可相对轴向移动的延伸臂和机械臂支架作为行走机构，由于延伸臂伸长抬高机器人本体的重心，能量转化装置锁止延伸臂和机械臂支架，能够将机器人本体和/或行走机构的动能转化为重力势能，以及延伸臂缩短降低机器人本体的重心，能够将机器人本体和/或行走机构的重力势能转化为动能。使得该机器人的行走机构结构简单、紧凑，易于实现。作为优选的技术方案，在机械臂支架和机器人本体之间连接有弹性件，在行走机构停止移动后，一方面，能够进一步将动能转化为弹性件的弹性势能，更好地存储足式行走机器人所产生的动能；另一方面，由于弹性件的引入，提高了机械臂支架和机器人本体之间的柔顺度，使得行走机构停止移动后，减小了对机器人部件的冲击。【附图说明】图1a和图1b为本专利技术实施例公开的一种足式行走机器人结构示意图，其中:图1a为一种足式行走机器人行走过程中某一时刻的姿态示意图；图1b为一种足式行走机器人停止移动后站立时的姿态示意图；图2为本实施例公开的一种行走机构的一种结构示意图；图3为本实施例公开的一种锁止机构的结构示意图；图4为本实施例公开的锁止块的一种结构示意；图5为本实施例公开的一种行走机构的另一种结构示意图；图6a、图6b、图6c、图6d和图6e为本实施例公开的一种六足机器人步行移动至停止站立时的不同相位示意图；图7a、图7b、图7c、图7d和图7e为本实施例公开的一种六足机器人由停止站立启动步行移动的不同相位示意图。【具体实施方式】下面通过【具体实施方式】结合附图对本专利技术作进一步详细说明。足式行走机器人在行走过程中会呈现不同的姿态，请参考图1a和图lb，为本专利技术实施例公开的一种足式行走机器人结构示意图，其中，图1a为该足式行走机器人行走过程中某一时刻的姿态，图1b为该足式行走机器人停止移动后站立时的姿态。通常，机器人在停止移动时的重心高于移动过程的重心，本专利技术的构思为:将机器人在行走移动过程中所产生的动能转化为机器人停止站立时的势能；并在开始移动时将存储的势能转化为动能，以向机器人补充其启动时所需的力矩。在本专利技术实施例中，请参考图1a和图lb，本实施例公开的足式行走机器人包括:机器人本体1、行走机构2和能量转化装置(图中未示出标记)，其中，行走机构2用于支撑机器人本体I和移动机器人本体I，通常，行走机构2包括髋关节、大腿、膝关节和小腿，其中，髋关节用于连接大腿和机器人本体1，膝关节用于连接大腿和小腿。能量转化装置，其设置在行走机构2中，与行走机构2可接触连接；能量转化装置在行走机构2停止移动后至少部分锁止行走机构2，以将机器人本体I和/或行走机构2的动能转化为势能；和/或，在行走机构2开始移动后远离行走机构2将存储于能量转化装置中的势能转化为动能。在本实施例中，由于足式行走机器人在行走移动过程中，其重心具有高、低不同的变化，当足式行走机器人停止移动后，其重心高于行走过程中的重心，因此，当足式行走机器人停止移动后，能量转化装置锁止行走机构2，能够将机器人本体I和/或行走机构2的动能转化为势能并存储；而当行走机构2开始移动时，能量转化装置远离行走机构2，对其进行解锁，可以使得机器人的重心下降，进而将存储的势能转化为机器人行走所需的动能。需要说明的是，在本实施例中，能量转化装置在行走机构2停止移动后至少部分锁止行走机构2时，应当在机器人本体I重心下降之前对行走机构2进行锁止。在具体实施例中，请参考图2，为本实施例公开的行走机构的结构示意图，该行走机构包括:大腿21和小腿22，其中，大腿21通过髋关节2A连接至机器人本体1，大腿21和小腿22之间通过膝关节2B连接。其中，小腿22包括:机械臂支架221和延伸臂22，机械臂支架221与行走机构的膝关节2B活动连接；延伸臂22连接于机械臂支架221，可相对机械臂支架221轴向(如图2虚线方向所示)移动，延伸臂222用于接触地面为机器人本体提供移动的动力。在具体实施例中，请参考图3，为本实施例小腿刨面结构示意图，机械臂支架221为中空结构，延伸臂222穿过机械臂支架221的通孔与机械臂支架221可相对移动连接。由此，当能量转化装置锁止时，延伸臂22和机械臂支架221固定；当能量转化装置解锁断开时，延伸臂22可在机械臂支架221的通当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种足式行走机器人，其特征在于，包括：机器人本体；行走机构，用于支撑机器人本体和移动机器人本体；能量转化装置，其设置在所述行走机构中，与所述行走机构可接触连接；所述能量转化装置在所述行走机构停止移动后至少部分锁止所述行走机构，以将所述机器人本体和/或所述行走机构的动能转化为势能；和/或，在所述行走机构开始移动后解锁所述行走机构将存储于所述能量转化装置中的势能转化为动能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌锐，任杰，张清华，代青浩，金英连，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33