一种可灵活转向行进的多足步行机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人领域，并公开了一种可灵活转向行进的多足步行机器人，包括躯干单元和多个行走腿单元，行走腿单元包括第一支撑架、第一电机驱动模块、第二支撑架、被动足模块和两个腿部推进模块；腿部推进模块包括第二电机驱动模块、大腿和小腿；所述被动足模块包括被动支撑足和被动转动关节，所述被动支撑足固定安装在所述被动转动关节上，所述被动转动关节可转动安装在其中一个所述小腿的下端。本机器人的第一电机驱动模块可以驱动行走腿单元整体旋转从而改变推进平面，再与被动旋转关节和支撑足结合起来，可实现机器人原地360度灵活转向，转向所需力矩极小仅需克服关节摩擦力，腿部推进模块可以实现机器人的行走推进功能。

【技术实现步骤摘要】
一种可灵活转向行进的多足步行机器人
本专利技术属于机器人领域，更具体地，涉及一种可灵活转向行进的多足步行机器人。
技术介绍
足式机器人因其离散支撑方式，使其具备得天独厚的地形适应性，进而使其成为代替人，扩展人的功能的理想载体。具有非常广阔的应用前景，例如：国防军事、抢险救灾、星球表面探测、助老助残、家居助手、安防、教育娱乐等。多个发达国家都将其作为具有战略意义的前沿技术，纷纷投入巨资，支持开展全面和深入的研究工作。例如美国BostonDynamics公司在美国国防先端研究计划署(DARPA)的长期支持下，在2004年至今，发布了多款性能领先的液压四足、两足及电动四足机器人，展示了一定的复杂环境适应能力。引领着足式机器人发展方向。在已公布的、技术较为成熟的多足机器人中，腿部结构基本采用哺乳构型或昆虫构型，都存在着转弯不灵活，转弯步态控制复杂的不足。
技术实现思路
本专利技术针对现有足式机器人转向运动性能较低，控制复杂的不足，目的是提供一种结构简单、容易制造和控制、可原地360度灵活转向的多足步行机器人。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种可灵活转向行进的多足步行机器人，其特征在于，包括躯干单元和安装在所述躯干单元上的多个行走腿单元，其中，每个所述行走腿单元均包括第一支撑架、第一电机驱动模块、第二支撑架、被动足模块和两个腿部推进模块，其中所述第一支撑架安装在所述躯干单元上，所述第一电机驱动模块安装在所述第一支撑架上，该第一电机驱动模块包括第一电机，该第一电机的电机轴竖直设置并且该电机轴上安装所述第二支撑架，两个所述腿部推进模块均安装在所述第二支撑架上；每个所述腿部推进模块均包括第二电机驱动模块、大腿和小腿，其中，所述第二电机驱动模块包括第二电机，所述第二电机的电机轴水平设置并且该电机轴上安装所述大腿的上端，所述大腿的下端通过水平设置的第一铰轴铰接所述小腿的上端；两个所述小腿的下端通过水平设置的第二铰轴铰接在一起；所述被动足模块包括被动支撑足和被动转动关节，所述被动支撑足固定安装在所述被动转动关节上，所述被动转动关节可转动安装在其中一个所述小腿的下端。优选地，所述躯干单元优选由多根板材或管材拼接而成，并且整体呈正方形、长方形、正五边形或正六边形。优选地，对于长方形的躯干单元而言，设置在所述躯干单元上的行走腿单元的个数为四个，并且每个行走腿单元分别设置在长方形的躯干单元的一个顶点处。优选地，对于长方形的躯干单元而言，设置在所述躯干单元上的行走腿单元的个数为六个，并且躯干单元的每条长边上分别设置三个所述行走腿单元。优选地，对于正五边形的躯干单元而言，设置在所述躯干单元上的行走腿单元的个数为五个，并且每个行走腿单元分别设置在躯干单元的一个顶点处。优选地，对于正六边形的躯干单元而言，设置在所述躯干单元上的行走腿单元的个数为六个，并且每个行走腿单元分别设置在躯干单元的一个顶点处。优选地，所述电机驱动模块还包括安装在所述电机上的编码器和电磁制动器。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)第一电机驱动模块可以驱动行走腿单元整体旋转，从而改变推进平面，再与被动旋转关节和被动支撑足结合起来，可实现机器人原地360度灵活转向，转向所需力矩极小仅需克服关节摩擦力，腿部推进模块可以实现机器人的行走推进功能。2)两个腿部推进模块结合起来使用，电机驱动模块集中在第二支撑架部位，减轻了腿部转动惯量，有利于运动性能提升。3)本专利技术结构采用模块化设计，简洁，紧凑，制造装配方便；机器人转向控制简单，转向运动性能优越。附图说明图1是本专利技术可灵活转向行进的多足步行机器人立体结构示意图；图2a～图2d是本专利技术多足步行机器人躯干及腿分布演化示意图；图3a是本专利技术中单腿结构示意图；图3b是本专利技术中两个支撑架上安装电机驱动模块的示意图；图4a～图4c是本专利技术迈步示意图；图5a～图5c是本专利技术转向示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照各附图，一种可灵活转向行进的多足步行机器人，包括躯干单元100和安装在所述躯干单元100上的多个行走腿单元，其中，每个所述行走腿单元均包括第一支撑架301、第一电机驱动模块302、第二支撑架304、被动足模块和两个腿部推进模块，其中所述第一支撑架301安装在所述躯干单元100上，所述第一电机驱动模块302安装在所述第一支撑架301上，该第一电机驱动模块302包括第一电机，该第一电机的电机轴竖直设置并且该电机轴上安装所述第二支撑架304，两个所述腿部推进模块均安装在所述第二支撑架304上；优选地，第二支撑架304通过旋转轴及联轴器安装在该电机轴上，在第二支撑架304上和旋转轴之间还设置有止推轴承303；每个所述腿部推进模块均包括第二电机驱动模块305、大腿306和小腿307，其中，所述第二电机驱动模块305包括第二电机，所述第二电机的电机轴水平设置并且该电机轴上安装所述大腿306的上端，所述大腿306的下端通过水平设置的第一铰轴铰接所述小腿307的上端；两个所述小腿307的下端通过水平设置的第二铰轴铰接在一起；所述被动足模块包括被动支撑足309和被动转动关节308，所述被动支撑足309固定安装在所述被动转动关节308上，所述被动转动关节308可转动安装在其中一个所述小腿307的下端。进一步，所述躯干单元100由多根板材或管材拼接而成，并且整体呈正方形、长方形、正五边形或正六边形。进一步，对于长方形的躯干单元100而言，设置在所述躯干单元100上的行走腿单元的个数为四个，并且每个行走腿单元分别设置在长方形的躯干单元100的一个顶点处。进一步，对于长方形的躯干单元100而言，设置在所述躯干单元100上的行走腿单元的个数为六个，并且躯干单元100的每条长边上分别设置三个所述行走腿单元。图1中的躯干单元100呈长方形，其上设置了六个行走腿单元，分别为第一行走腿单元200、第二行走腿单元300、第三行走腿单元400，第四行走腿单元500，第五行走腿单元600，第六行走腿单元700。进一步，对于正五边形的躯干单元100而言，设置在所述躯干单元100上的行走腿单元的个数为五个，并且每个行走腿单元分别设置在躯干单元100的一个顶点处。进一步，对于正六边形的躯干单元100而言，设置在所述躯干单元100上的行走腿单元的个数为六个，并且每个行走腿单元分别设置在躯干单元100的一个顶点处。进一步，所述电机驱动模块还包括安装在所述电机上的编码器和电磁制动器。本专利技术的行走腿单元是串并联结构，髋关节部位(第一支撑架和第二支撑架的部位)有三个主动自由度(每个电机驱动模块有一个旋转自由度)，足端一个被动自由度(转动自由度)。两个同轴安装的第二电机可实现推进功能。与现有的机器人机构相比，本专利技术一改传统的利用侧摆关节转向的方式，使机器人不再有前后左右之分，可原地360度方向行进；采用并联式推进腿结构，电机集中在机器人腿髋关节靠近机身位置，减小了腿部的转动惯量，提高了机器人运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可灵活转向行进的多足步行机器人，其特征在于，包括躯干单元和安装在所述躯干单元上的多个行走腿单元，其中，每个所述行走腿单元均包括第一支撑架、第一电机驱动模块、第二支撑架、被动足模块和两个腿部推进模块，其中所述第一支撑架安装在所述躯干单元上，所述第一电机驱动模块安装在所述第一支撑架上，该第一电机驱动模块包括第一电机，该第一电机的电机轴竖直设置并且该电机轴上安装所述第二支撑架，两个所述腿部推进模块均安装在所述第二支撑架上；每个所述腿部推进模块均包括第二电机驱动模块、大腿和小腿，其中，所述第二电机驱动模块包括第二电机，所述第二电机的电机轴水平设置并且该电机轴上安装所述大腿的上端，所述大腿的下端通过水平设置的第一铰轴铰接所述小腿的上端；两个所述小腿的下端通过水平设置的第二铰轴铰接在一起；所述被动足模块包括被动支撑足和被动转动关节，所述被动支撑足固定安装在所述被动转动关节上，所述被动转动关节可转动安装在其中一个所述小腿的下端。

【技术特征摘要】
1.一种可灵活转向行进的多足步行机器人，其特征在于，包括躯干单元和安装在所述躯干单元上的多个行走腿单元，其中，每个所述行走腿单元均包括第一支撑架、第一电机驱动模块、第二支撑架、被动足模块和两个腿部推进模块，其中所述第一支撑架安装在所述躯干单元上，所述第一电机驱动模块安装在所述第一支撑架上，该第一电机驱动模块包括第一电机，该第一电机的电机轴竖直设置并且该电机轴上安装所述第二支撑架，两个所述腿部推进模块均安装在所述第二支撑架上；每个所述腿部推进模块均包括第二电机驱动模块、大腿和小腿，其中，所述第二电机驱动模块包括第二电机，所述第二电机的电机轴水平设置并且该电机轴上安装所述大腿的上端，所述大腿的下端通过水平设置的第一铰轴铰接所述小腿的上端；两个所述小腿的下端通过水平设置的第二铰轴铰接在一起；所述被动足模块包括被动支撑足和被动转动关节，所述被动支撑足固定安装在所述被动转动关节上，所述被动转动关节可转动安装在其中一个所述小腿的下端。2.根据权利要求1所述的一种可灵活转向行进的多足步行机器人，其特征在于，所述躯干单元优选由多根板材或管材拼接而成，并且整体呈正方形、长方形、正...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗欣，陈学东，刘军军，徐维超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42