仿生移动机器人装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种仿生移动机器人装置，包括上躯干、下躯干、躯干连接板、四根仿生腿支链转轴、转向机构和四个仿生腿支链；所述上躯干和下躯干通过躯干连接板固定在一起，四个仿生腿支链分别通过四个仿生腿支链转轴与上躯干和下躯干连接在一起；所述转向机构包括转向驱动电机、转向盘和四根转向杆，本实用新型专利技术的仿生机器人腿部采用平面多连杆机构，该平面多连杆机构兼备开链机构的良好柔性和闭链机构刚性好的优点，具有运动惯性低、运动响应速度块以及承载能力强等优点；同时各个模块由于采用模块化设计，在更换不同模块方便快捷；本实用新型专利技术采用对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好的优点。

Bionic mobile robot device

The utility model discloses a bionic mobile robot device, which consists of a trunk, a lower trunk, a trunk connecting plate, four bionic leg branching axes, a steering mechanism and four bionic leg branches. The upper trunk and the lower trunk are fixed together by a trunk connection board, and four bionic leg branching through four bionic leg branches respectively. The rotating shaft is connected with the upper trunk and the lower trunk, and the steering mechanism includes a steering drive motor, a steering wheel and four steering bars. The leg of the bionic robot adopts a planar multi link mechanism. The planar multi link mechanism combines the good flexibility of the open chain mechanism and the good rigidity of the closed chain mechanism, and has motion. Because of the advantages of low inertia, motion response speed block and strong bearing capacity, each module is convenient and quick to replace different modules because of modular design. The utility model adopts symmetrical structure design, flexible movement, strong bearing capacity, simple and compact structure, reasonable layout, good processing and assembly process. Advantage.

【技术实现步骤摘要】
仿生移动机器人装置
本技术涉及移动机器人装置领域，更具体的说，尤其涉及一种仿生移动机器人装置。
技术介绍
随着机器人工作环境和工作任务的复杂化，要求机器人拥有在特殊未知环境的适应性，而现有的机器人大部分采用简单的轮子和履带式结构，这些移动机器人很难适应环境的要求，比如火灾频发的森林地带，或者具有病毒感染的环境中。市场上现有的一些行走机器人都有着各式各样的缺陷，例如申请号为201710030766.X的中国专利公开技术了一种五足仿生机器人机构，通过舵机控制机器人腿的三个转动副，在行走的过程中可以实现自动转向，但是由于舵机控制机器人精度不高不能实现准确的控制；再比如申请号为201620118068.4的中国专利公开了一种轮腿式蟑螂形仿生机器人，通过模仿蟑螂的交替三脚步态，采用三对轮腿式驱动机构，行走效率高，但是由于轮式驱动机构难以应对复杂路面的环境，且难以实现灵活转向。针对以上不足，需要设计一款环境适应度好，承载能力高，运动性能平稳且具备自动转向的仿生机器人装置。
技术实现思路
本技术的目的在于解决当前现有的行走机器人对路面要求比较高、承载能力低、运动过程不太平稳等一系列问题，提出了一种可以应对路面比较复杂状况、提供自动行走与转向调节的仿生移动机器人装置。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种仿生移动机器人装置，包括上躯干、下躯干、躯干连接板、四根仿生腿支链转轴、转向机构和四个仿生腿支链；所述上躯干和下躯干通过躯干连接板固定在一起，四个仿生腿支链分别通过四个仿生腿支链转轴与上躯干和下躯干连接在一起；所述转向机构包括转向驱动电机、转向盘和四根转向杆，四根转向杆分别为第一转向杆、第二转向杆、第三转向杆和第四转向杆；所述转向驱动电机固定在下躯干上，转向盘安装在转向驱动电机的电机头上；所述四个仿生腿支链分别为第一仿生腿支链、第二仿生腿支链、第三仿生腿支链和第四仿生腿支链，所述第一转向杆的两端分别连接第一推杆接头和第二推杆接头，第一推杆接头固定在第一仿生腿支链的腿支架上，第二推杆接头固定在第二仿生腿支链的腿支架上；所述第二转向杆的两端分别连接第三推杆接头和第四推杆接头，第三推杆接头固定在第一转向杆的一端，第五推杆接头固定在转向盘上；所述第三转向杆的两端分别连接第五推杆接头和第六推杆接头，第五推杆接头固定在转向盘上，第六推杆接头固定在第四转向杆的一端；所述第四转向杆的两端分别连接第七推杆接头和第八推杆接头，第七推杆接头固定在第三仿生腿支链的腿支架上，所述第八推杆接头固定在第四仿生腿支链的腿支架上；每个所述仿生腿支链均包括第一杆件、第二杆件、第三杆件、第四杆件、第五杆件、第六杆件、第七杆件、第八杆件、第九杆件、第十杆件、第八杆件、腿支架、曲柄、步进电机、圆锥小齿轮、圆锥大齿轮；所述步进电机通过电机连接板固定在腿支架上，步进电机的电机头连接圆锥小齿轮，圆锥小齿轮与圆锥大齿轮相互啮合传递动力，圆锥大齿轮连接在齿轮输入轴的一端，齿轮输入轴安装在腿支架上；所述曲柄安装在齿轮输入轴上，所述第七杆件、第十杆件的一端均通过第六连接转轴件铰接在曲柄上，所述第一杆件、第三杆件和用于与地面接触的支脚通过第一连接转轴件铰接，支脚作为仿生移动机器人装置的足部与地面接触行走；所述第一杆件、第二杆件和第四杆件通过第五连接转轴件铰接，所述第四杆件、第五杆件、第八杆件通过第四连接转轴件铰接，所述第八杆件、第九杆件和第十杆件通过第三连接转轴件铰接，所述第二杆件、第三杆件、第六杆件、第七杆件通过第七连接转轴件铰接；所述第六杆件、第五杆件和第九杆件通过第五连接转轴件铰接，且所述第七连接转轴件安装在腿支架上；所述曲柄、第十杆件、第八杆件、第四杆件和第一杆件构成了以曲柄为主动副的第一五连杆机构，所述曲柄、第十杆件、第九杆件、第六杆件和第三杆件构成了以曲柄为主动副的第二五连杆机构，所述曲柄、第七杆件、第三杆件和腿支架构成了以曲柄为主动副的四连杆机构；步进电机通过圆锥小齿轮和圆锥大齿轮带动曲柄运动进而带动整个仿生腿支链的运动。进一步的，所述第一杆件是由一根杆件构成，所述第二杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第三杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第四杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第五杆件是由两根左右对称的两根杆件构成；所述第六杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第七杆件是由一根长的杆件构成；所述第八杆件是由一根杆件构成；所述第九杆件是由两根对称的杆件构成；所述第十杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第一杆件、第二杆件和第三杆件构成三角形结构；所述第二杆件、第四杆件、第五杆件和第六杆件构成平行四边形结构；所述第五杆件、第八杆件和第九杆件构成三角形结构；第六杆件、第七杆件、和支架构成三角形结构。进一步的，所述第二推杆接头和第一推杆接头的安装位置保持同一高度，所述第七推杆接头和第八推杆接头的安装位置保持同一高度，在仿生移动机器人装置初始状态时，四个仿生腿支链呈左右堆成布局且初始状态下底部支脚的高度均一致。进一步的，四个仿生腿支链上的步进电机分别为第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，所述第一电机和第二电机分布在下躯干的前侧，且左右对称分布；所述第三电机和第四电机分布在下躯干的后面两侧且左右对称分布；第一电机连接第一圆锥小齿轮且第一圆锥小齿轮与第一圆锥大齿轮相互啮合，第二电机连接第二圆锥小齿轮且第二圆锥小齿轮与第二圆锥大齿轮相互啮合，第三电机连接第三圆锥小齿轮且第三圆锥小齿轮与第三圆锥大齿轮相互啮合，第四电机连接第四圆锥小齿轮且第四圆锥小齿轮与第四圆锥大齿轮相互啮合。进一步的，所述转向驱动电机通过转向电机支架固定在下躯干上。本技术的技术构思如下：仿生移动机器人装置的四个仿生腿支链结构相同且左右对称分布，当仿生移动机器人装置平稳向前行走时，其左右结构运动一致，其左侧的曲柄和右侧的曲柄转速相同，但转角交错设置，此时转向驱动电机没有输出且转向盘处于自由状态，可以实现歩行时一前一后状态；当仿生移动机器人装置需要转弯时且转角不大的情况下，通过控制左右曲柄的转速即可实现仿生移动机器人装置的小幅度转向；当仿生移动机器人装置需要转弯且转角略大的时候，可以配合转向机构的使用，通过转向驱动电机推动四根转向杆的运动可以实现大幅度的转向。每个仿生移动机器人装置的仿生腿支链都有各自的步进电机独立控制，大大提高了仿生移动机器人装置在行走时的灵活性。本技术的控制系统包括PLC控制器、五个步进电机驱动器，五个步进电机驱动器分别为第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器和第五控制器，分别用于驱动第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和转向驱动电机；所述控制器的输出端分别与第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器和第五控制器的输入端并联连接；所述第一控制器的输出端与第一电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第一电机；所述第二控制器的输出端与第二电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第二电机；所述第三控制器的输出端与第三电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第三电机；所述第四控制器的输出端与第四电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第四电机，所述第五控制器的输出端与转向驱动电机连接，接收控制器发出的脉冲信号控制转向驱动电机。本技术的工作过程如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生移动机器人装置，其特征在于：包括上躯干(4)、下躯干(7)、躯干连接板、四根仿生腿支链转轴(3)、转向机构和四个仿生腿支链；所述上躯干(4)和下躯干(7)通过躯干连接板固定在一起，四个仿生腿支链分别通过四个仿生腿支链转轴(3)与上躯干(4)和下躯干(7)连接在一起；所述转向机构包括转向驱动电机(19)、转向盘(12)和四根转向杆，四根转向杆分别为第一转向杆(15)、第二转向杆(13)、第三转向杆(11)和第四转向杆(8)；所述转向驱动电机(19)固定在下躯干(7)上，转向盘(12)安装在转向驱动电机(19)的电机头上；所述四个仿生腿支链分别为第一仿生腿支链(1)、第二仿生腿支链(2)、第三仿生腿支链(5)和第四仿生腿支链(6)，所述第一转向杆(15)的两端分别连接第一推杆接头(25)和第二推杆接头(22)，第一推杆接头(25)固定在第一仿生腿支链(1)的腿支架(40)上，第二推杆接头(22)固定在第二仿生腿支链(2)的腿支架(40)上；所述第二转向杆(13)的两端分别连接第三推杆接头和第四推杆接头，第三推杆接头固定在第一转向杆(15)的一端，第五推杆接头固定在转向盘(12)上；所述第三转向杆(11)的两端分别连接第五推杆接头和第六推杆接头，第五推杆接头固定在转向盘(12)上，第六推杆接头固定在第四转向杆(8)的一端；所述第四转向杆(8)的两端分别连接第七推杆接头(9)和第八推杆接头(35)，第七推杆接头(9)固定在第三仿生腿支链(5)的腿支架(40)上，所述第八推杆接头(35)固定在第四仿生腿支链(6)的腿支架(40)上；每个所述仿生腿支链均包括第一杆件(52)、第二杆件(50)、第三杆件(53)、第四杆件(49)、第五杆件(47)、第六杆件(37)、第七杆件(54)、第八杆件(46)、第九杆件(45)、第十杆件(43)、腿支架(40)、曲柄(42)、步进电机、圆锥小齿轮、圆锥大齿轮；所述步进电机通过电机连接板(39)固定在腿支架(40)上，步进电机的电机头连接圆锥小齿轮，圆锥小齿轮与圆锥大齿轮相互啮合传递动力，圆锥大齿轮连接在曲柄连接轴(41)的一端，曲柄连接轴(41)安装在腿支架(40)上；所述曲柄(42)安装在曲柄连接轴(41)上，所述第七杆件、第十杆件(43)的一端均通过第六连接转轴件铰接在曲柄(42)上，所述第一杆件(52)、第三杆件(53)和用于与地面接触的支脚通过第一连接转轴件(36)铰接，支脚作为仿生移动机器人装置的足部与地面接触行走；所述第一杆件(52)、第二杆件(50)和第四杆件(49)通过第五连接转轴件(51)铰接，所述第四杆件(49)、第五杆件(47)、第八杆件(46)通过第四连接转轴件(48)铰接，所述第八杆件(46)、第九杆件(45)和第十杆件(43)通过第三连接转轴件(44)铰接，所述第二杆件(50)、第三杆件(53)、第六杆件(37)、第七杆件(54)通过第七连接转轴件铰接，所述第六杆件(37)、第五杆件(47)和第九杆件(45)通过第五连接转轴件(51)铰接，且所述第五连接转轴件(51)安装在腿支架(40)上；所述曲柄(42)、第十杆件(43)、第八杆件(46)、第四杆件(49)和第一杆件(52)构成了以曲柄(42)为主动副的第一五连杆机构，所述曲柄(42)、第十杆件(43)、第九杆件(45)、第六杆件(37)和第三杆件(53)构成了以曲柄(42)为主动副的第二五连杆机构，所述曲柄(42)、第七杆件(54)、第三杆件(53)和腿支架(40)构成了以曲柄(42)为主动副的四连杆机构；步进电机通过圆锥小齿轮和圆锥大齿轮带动曲柄(42)运动进而带动整个仿生腿支链的运动。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生移动机器人装置，其特征在于：包括上躯干(4)、下躯干(7)、躯干连接板、四根仿生腿支链转轴(3)、转向机构和四个仿生腿支链；所述上躯干(4)和下躯干(7)通过躯干连接板固定在一起，四个仿生腿支链分别通过四个仿生腿支链转轴(3)与上躯干(4)和下躯干(7)连接在一起；所述转向机构包括转向驱动电机(19)、转向盘(12)和四根转向杆，四根转向杆分别为第一转向杆(15)、第二转向杆(13)、第三转向杆(11)和第四转向杆(8)；所述转向驱动电机(19)固定在下躯干(7)上，转向盘(12)安装在转向驱动电机(19)的电机头上；所述四个仿生腿支链分别为第一仿生腿支链(1)、第二仿生腿支链(2)、第三仿生腿支链(5)和第四仿生腿支链(6)，所述第一转向杆(15)的两端分别连接第一推杆接头(25)和第二推杆接头(22)，第一推杆接头(25)固定在第一仿生腿支链(1)的腿支架(40)上，第二推杆接头(22)固定在第二仿生腿支链(2)的腿支架(40)上；所述第二转向杆(13)的两端分别连接第三推杆接头和第四推杆接头，第三推杆接头固定在第一转向杆(15)的一端，第五推杆接头固定在转向盘(12)上；所述第三转向杆(11)的两端分别连接第五推杆接头和第六推杆接头，第五推杆接头固定在转向盘(12)上，第六推杆接头固定在第四转向杆(8)的一端；所述第四转向杆(8)的两端分别连接第七推杆接头(9)和第八推杆接头(35)，第七推杆接头(9)固定在第三仿生腿支链(5)的腿支架(40)上，所述第八推杆接头(35)固定在第四仿生腿支链(6)的腿支架(40)上；每个所述仿生腿支链均包括第一杆件(52)、第二杆件(50)、第三杆件(53)、第四杆件(49)、第五杆件(47)、第六杆件(37)、第七杆件(54)、第八杆件(46)、第九杆件(45)、第十杆件(43)、腿支架(40)、曲柄(42)、步进电机、圆锥小齿轮、圆锥大齿轮；所述步进电机通过电机连接板(39)固定在腿支架(40)上，步进电机的电机头连接圆锥小齿轮，圆锥小齿轮与圆锥大齿轮相互啮合传递动力，圆锥大齿轮连接在曲柄连接轴(41)的一端，曲柄连接轴(41)安装在腿支架(40)上；所述曲柄(42)安装在曲柄连接轴(41)上，所述第七杆件、第十杆件(43)的一端均通过第六连接转轴件铰接在曲柄(42)上，所述第一杆件(52)、第三杆件(53)和用于与地面接触的支脚通过第一连接转轴件(36)铰接，支脚作为仿生移动机器人装置的足部与地面接触行走；所述第一杆件(52)、第二杆件(50)和第四杆件(49)通过第五连接转轴件(51)铰接，所述第四杆件(49)、第五杆件(47)、第八杆件(46)通过第四连接转轴件(48)铰接，所述第八杆件(46)、第九杆件(45)和第十杆件(43)通过第三连接转轴件(44)铰接，所述第二杆件(50)、第三杆件(53)、第六杆件(37)、第七杆件(54)通过第七连接转轴件铰接，所述第六杆件(37)、第五杆件(47)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李研彪，郑航，沈浩然，杨天豪，王泽胜，徐梦茹，孙鹏，王林，罗怡沁，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33