五足仿生机器人机构制造技术

本发明专利技术公开了一种五足仿生机器人机构，包括躯干、机械腿和控制装置，躯干部分由上下两块正五边形的支撑板通过支撑杆固定；控制装置包括控制电路板、驱动器和电源，控制装置安装于躯干空间内部；在躯干的五个顶点处分别安装有相同的机械腿，每条机械腿都是一个四自由度的串联机构，每条机械腿上安装有三个数字舵机，分别控制三个转动副，转动副之间通过摆动杆连接，在腿部末端有一个支撑盘，增大了机械腿与地面的接触面积；该五足仿生机器人单腿内各个关节串联，多足间并联协调运动，在改变运动方向时，机器人躯干无需旋转即可达到转向的目的，具有机身轻，稳定性高，承载能力强，行走时转向快捷等特点。

【技术实现步骤摘要】
五足仿生机器人机构
本专利技术属于机器人机构
，特别是一种五足仿生机器人机构。
技术介绍
近年来，伴随着科学技术的飞速发展，机器人学已逐步成为了一门独立的学科。科学家们对机器人的研究日益深入，并在机器人学理论上取得了极大地成就。在众多类型的机器人中，足式移动方式的机器人可以相对较易地跨过比较大的障碍(如沟、坎等)，而且机器人的脚所具备的多自由度可以使机器人的活动倍加矫健，对于凹凸不平的地形的适应能力也更强。正是由于足式机器人拥有不同于轮式、带式等移动机器人的特点，凭借极强的地形适应能力和稳定能力，它已得到越来越广泛的应用。RodneyA.Brooks.Arobotthatwalks；emergentbehaviorsfromacarefullyevolvednetwork.IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation,1989,1(2):253-262.发表了一种用于行星表面探测的六足机器人Genghis，这个机器人的腿部有2个自由度，由伺服电机驱动，它内部包含了触须传感器、加速度计和力矩传感器，能够在复杂地形中行走，但是该机器人自由度过少，腿部运动不是特别灵活，并且距离地面过近，不能跨过较高的障碍物。席磊.四足仿生机器人步态规划及行走稳定性研究.国防科学技术大学,2013.发表了一种名为MiniQuad的四足机器人，整个机器人具有模块化的特征，容错性较好，但是该四足机器人稳定性一般，在机器人进行转动运动时，会显得很笨重。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种五足仿生机器人机构，本专利技术的机器人机构机身轻，稳定性高，承载能力强，行走时转向无需旋转，转向便捷。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种五足仿生机器人机构，包括躯干、机械腿，控制装置；所述躯干包括第一支撑板、第二支撑板、第一支撑杆；所述机械腿包括第一轴端挡板、第一连接盘、第一数字舵机、第一支撑架、第二轴端挡板、第二连接盘、第二数字舵机、第二支撑架、第一摆动杆、第三轴端挡板、第三连接盘、第三数字舵机，第二摆动杆、支撑盘、支撑套筒；所述第一支撑板和第二支撑板分别位于机器人机构中心的上下端；所述第一支撑板和第二支撑板之间通过第一支撑杆相连；所述第二支撑板上端安装有控制装置；所述第一支撑板的五个顶点的上端均固接有第一连接盘，所述第一数字舵机的转动轴为花键轴结构安装在第一连接盘的中心的花键键槽内，第一连接盘花键键槽外部安装有第一轴端挡板；第一数字舵机位于第一支撑板和第二支撑板的上下对应的顶点之间；所述第一数字舵机安装在第一支撑架内，第一支撑架下端安装有支撑套筒；第一支撑架的外端与第二支撑架固接；所述第二数字舵机安装在第二支撑架内，所述第二数字舵机的转动轴安装在第二连接盘的花键键槽内；所述第二连接盘一端与第一摆动杆固接，第一摆动杆的另一端与第三连接盘固接，所述第三数字舵机的转动轴与第三连接盘的中心花键键槽内；所述第一摆杆两端均设有圆孔，分别与第二连接盘和第三连接盘的花键键槽中心同轴，第二数字舵机和第三数字舵机的转动轴分别穿过第一摆杆两端的圆孔；第一摆杆两个圆孔外部分别安装有第二轴端挡板和第三轴端挡板；所述第三数字舵机与第二摆动杆固接，所述第二摆动杆的底端与支撑盘铰接；所述支撑盘作为整个机构的支撑点。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)本专利技术相比现有技术的轮式、履带式机器人具有在复杂地况中的更好的移动性能，由于每个机械腿均具有4个自由度，即具有四个转动副关节，使得机器人能够灵活运动，可行走的地形范围也更大。(2)本专利技术的躯干部分由上下两块正五边形的支撑板构成，五条机械腿呈五角对称分布支撑机器人整体，相比于现阶段的四足机器人，机械腿数目更多，分布对称性更高，具有更好的承重能力、稳定性能和更强的适应环境的能力。(3)本专利技术与现有技术的六足机器人相比具有更加灵活的机动性能，运动转向更加方便快捷，由于整体呈中心五角对称分布，机器人机构本身无需转向，只需抬起对应方向的机械腿即可完成转向运动，具有高效的行走能力和灵活的转向能力，可以满足更多的使用需求。(4)本专利技术结构简单、机身轻，结构对称，通用性强，加工和维护成本低。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是本专利技术五足仿生机器人机构整体结构示意图；图2是本专利技术五足仿生机器人控制装置结构示意图；图3是本专利技术五足仿生机器人的机械腿结构轴测图；图4是本专利技术五足仿生机器人的机械腿俯视图；图5是本专利技术五足仿生机器人的腿部主视图。具体实施方式结合图1-图5，本专利技术涉及一种五足仿生机器人机构，包括躯干、机械腿，控制装置；所述躯干包括第一支撑板1、第二支撑板2、第一支撑杆3；所述控制装置包括第二支撑杆4、驱动器5、控制电路板6、系统电源7；所述机械腿包括第一轴端挡板8、第一连接盘9、第一数字舵机10、第一支撑架11、第二轴端挡板12、第二连接盘13、第二数字舵机14、第二支撑架15、第一摆动杆16、第三轴端挡板17、第三连接盘18、第三数字舵机19，第二摆动杆20、支撑盘21、支撑套筒22；所述第一支撑板1和第二支撑板2分别位于机器人机构中心的上下端，上下对称分布，且第一支撑板1和第二支撑板2的所在平面相互平行；所述第一支撑板1和第二支撑板2之间通过第一支撑杆3相连，第一支撑杆3用于固定第一支撑板1和第二支撑板2，且对第一支撑板1和第二支撑板2之间的距离进行限定，使得五足仿生机器人具有机身轻、承载能力强的特点。所述第二支撑板2上端中心安装有控制装置，所述控制装置用于控制各个数字舵机的运动。所述机械腿关于躯干中心呈五角对称。所述第一支撑板1的五个顶点的上端均固接有第一连接盘9，所述第一数字舵机10的转动轴安装在第一连接盘9的中心的花键键槽内；第一连接盘9花键键槽外部安装有第一轴端挡板8，用于对第一数字舵机10转动轴上的第一连接盘9进行轴向定位；所述第一数字舵机10位于第一支撑板1和第二支撑板2的上下对应的顶点之间，第一数字舵机10可以使机械腿绕第一数字舵机10的转动轴在支撑板的水平方向转动；所述第一数字舵机10安装在第一支撑架11内，第一支撑架11下端安装有支撑套筒22，用于将第一数字舵机10支撑在第一支撑板1上，第一支撑架11的外端与第二支撑架15固接；所述第二数字舵机14安装在第二支撑架15内，所述第二数字舵机14的转动轴安装在第二连接盘13中心的花键键槽内；所述第二连接盘13一端与第一摆动杆16固接，第一摆动杆16的另一端与第三连接盘18固接；所述第三数字舵机19的转动轴安装爱第三连接盘18的中心的花键键槽内；所述第一摆杆16两端均设有圆孔，分别与第二连接盘13和第三连接盘18的花键键槽中心同轴，第二数字舵机14和第三数字舵机19的转动轴分别穿过第一摆杆两端的圆孔；第一摆杆16两个圆孔外部分别安装有第二轴端挡板12和第三轴端挡板17，分别用于对第二数字舵机14转动轴上的第二连接盘13和第三数字舵机19转动轴上的第三连接盘18进行轴向定位；所述第三数字舵机19与第二摆动杆20固接，所述第二摆动杆20的底端与支撑盘21铰接；所述支撑盘21作为整个机构的支撑点。所述第一数字舵机10转动轴的轴线垂直于第一支撑板1的平面；所述第二数字舵机14转动轴的轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五足仿生机器人机构，包括躯干、机械腿和控制装置；其特征在于：所述躯干包括第一支撑板(1)、第二支撑板(2)、第一支撑杆(3)；所述机械腿包括第一轴端挡板(8)、第一连接盘(9)、第一数字舵机(10)、第一支撑架(11)、第二轴端挡板(12)、第二连接盘(13)、第二数字舵机(14)、第二支撑架(15)、第一摆动杆(16)、第三轴端挡板(17)、第三连接盘(18)、第三数字舵机(19)，第二摆动杆(20)、支撑盘(21)、支撑套筒(22)；所述第一支撑板(1)和第二支撑板(2)分别位于机器人机构中心的上下端；所述第一支撑板(1)和第二支撑板(2)之间通过第一支撑杆(3)相连；所述第二支撑板(2)上端安装有控制装置；所述第一支撑板(1)的五个顶点的上端均固接有第一连接盘(9)，所述第一数字舵机(10)的转动轴安装在第一连接盘(9)的中心的花键键槽内，第一连接盘(9)花键键槽外部安装有第一轴端挡板(8)；第一数字舵机(10)位于第一支撑板(1)和第二支撑板(2)的上下对应的顶点之间；所述第一数字舵机(10)安装在第一支撑架(11)内，第一支撑架(11)下端安装有支撑套筒(22)；第一支撑架(11)的外端与第二支撑架(15)固接；所述第二数字舵机(14)安装在第二支撑架(15)内，所述第二数字舵机(14)的转动轴安装在第二连接盘(13)中心的花键键槽内；所述第二连接盘(13)一端与第一摆动杆(16)固接，第一摆动杆(16)的另一端与第三连接盘(18)固接，所述第三数字舵机(19)的转动轴安装在第三连接盘(18)的中心的花键键槽内；所述第一摆杆(16)两端均设有圆孔，分别与第二连接盘(13)和第三连接盘(18)的花键键槽中心同轴，第二数字舵机(14)和第三数字舵机(19)的转动轴分别穿过第一摆杆(16)两端的圆孔；第一摆杆(16)两个圆孔外部分别安装有第二轴端挡板(12)和第三轴端挡板(17)；所述第三数字舵机(19)与第二摆动杆(20)固接，所述第二摆动杆(20)的底端与支撑盘(21)铰接。...

【技术特征摘要】
1.一种五足仿生机器人机构，包括躯干、机械腿和控制装置；其特征在于：所述躯干包括第一支撑板(1)、第二支撑板(2)、第一支撑杆(3)；所述机械腿包括第一轴端挡板(8)、第一连接盘(9)、第一数字舵机(10)、第一支撑架(11)、第二轴端挡板(12)、第二连接盘(13)、第二数字舵机(14)、第二支撑架(15)、第一摆动杆(16)、第三轴端挡板(17)、第三连接盘(18)、第三数字舵机(19)，第二摆动杆(20)、支撑盘(21)、支撑套筒(22)；所述第一支撑板(1)和第二支撑板(2)分别位于机器人机构中心的上下端；所述第一支撑板(1)和第二支撑板(2)之间通过第一支撑杆(3)相连；所述第二支撑板(2)上端安装有控制装置；所述第一支撑板(1)的五个顶点的上端均固接有第一连接盘(9)，所述第一数字舵机(10)的转动轴安装在第一连接盘(9)的中心的花键键槽内，第一连接盘(9)花键键槽外部安装有第一轴端挡板(8)；第一数字舵机(10)位于第一支撑板(1)和第二支撑板(2)的上下对应的顶点之间；所述第一数字舵机(10)安装在第一支撑架(11)内，第一支撑架(11)下端安装有支撑套筒(22)；第一支撑架(11)的外端与第二支撑架(15)固接；所述第二数字舵机(14)安装在第二支撑架(15)内，所述第二数字舵机(14)的转动轴安装在第二连接盘(13)中心的花键键槽内；所述第二连接盘(13)一端与第一摆动杆(16)固接，第一摆动杆(16)的另一端与第三连接盘(18)固接，所述第三数字舵机(19)的转动轴安装在第三连接盘(18)的中心的花键键槽内；所述第一摆杆(16)两端均设有圆孔，分别与第二连接盘(13)和第三连接盘(18)的花键键槽中心同轴，第二数字舵机(14)和第三数字舵机(19)的转动轴分别穿过第一摆杆(16)两端的圆孔；第一摆杆(16)两个圆孔外部分别安装有第二轴端挡板(12)和第三轴端挡板(17)；所述第三数字舵机(19)与第二摆动杆(20)固接，所述第二摆动杆(20)的底端与支撑盘(21)铰接。2.如权利要求1所述的五足仿生机器人机构，其特征在于：所述第一数字舵机(10)转动轴的轴线垂直于第一支撑板(1)的平面；所述第二数字舵机(14)转动轴的轴线与第一数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜庆伟，魏朴渊，陈雄，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32