一种四足机器人行走机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种四足机器人行走机构，包括机器人躯干，前端设置有镂空式结构的端板，两侧对称设置两组腿部机构，每一组腿部机构包括可弯曲的机械前腿和可伸缩的机械后腿，机械前腿包括侧摆结构体、前腿大腿和前腿小腿，侧摆结构体的一侧与机器人躯干连接形成侧摆关节，另一端与前腿大腿连接形成髋关节，前腿大腿与前腿小腿连接形成膝关节，侧摆关节、髋关节和膝关节均为直线液压缸驱动；机械后腿包括后腿大腿和后腿小腿，后腿大腿和后腿小腿通过滑轨连接形成直线运动关节，直线运动关节由直线液压缸驱动。上述四足机器人行走机构具有强大支撑能力，可调整机身姿态，结构新颖，机动性高，负载能力强，可在复杂地形和恶劣环境工作。

A Kind of Walking Mechanism of Quadruped Robot

【技术实现步骤摘要】
一种四足机器人行走机构
本技术涉及机器人
，具体涉及一种四足机器人行走机构。
技术介绍
移动机器人是目前应用最为广泛的一种机器人，它可以代替人类完成危险的、复杂的或是高强度的工作。足式机器人仅需要一些离散的落足点，便可以像足式动物一样行走于具有障碍物的崎岖地面。相较于轮式机器人，足式机器人有其独特的高机动性和对复杂地面的适应性，具有广泛的应用前景。目前，多足步行机器人主要驱动方式有电驱动和液压驱动。与电驱动相比，液压驱动方式具有功率密度大、输出力大、高带宽、响应快和抗扰动能力强等特性，更适合用于构建具有较强环境适应性的多足步行机器人。目前比较出名的液压四足机器人有美国波士顿动力公司的“BigDog”、“LS3”、“WildCat”等，意大利技术研究院的“HyQ”，韩国工业技术研究院的“JINPOONG”和山东大学的“SCalf”等。公开号为CN106741281A的专利说明书公开了一种含有直线关节的四足机器人行走机构，包括机器人躯干部分，所述机器人躯干部分两侧设置两对腿部机构，每一对腿部机构沿机器人躯干部分对称设置，腿部机构通过髋关节与机器人躯干部分连接，腿部机构底部与足部机构连接；所述腿部机构包括腿部本体，所述腿部本体内配合设置直线关节，所述直线关节包括主动部和从动部，所述从动部通过连接件与横向旋转动力装置连接，所述主动部运作带动从动部上下直线运动进而使腿部本体上下移动抬腿，横向旋转动力装置运转带动腿部本体前后向摆动，每一对腿部机构的横向旋转动力装置交替运转且同侧的两个腿部机构的横向旋转动力装置交替运转带动腿部本体实现四足步态行走。公开号为CN108163080A的专利说明书公开了一种电驱动四足机器人，采用减速器动力系统的输出端与负载相连接，降低复杂度。公告号为CN207345974U的专利说明书公开了一种液压四足机器人，包括机身和机械腿，机身的两端均设置有镂空式结构的端板，机械腿包括侧摆连接板、大腿连接板、小腿连接板和小腿，侧摆连接板一端通过侧摆关节与端板枢接，大腿连接板一端通过髋关节与侧摆连接板另一端枢接，小腿连接板一端通过膝关节与大腿连接板另一端枢接，小腿连接板另一端与小腿固定连接，侧摆关节、髋关节与膝关节均为摆动液压缸。
技术实现思路
针对本领域存在的不足之处，本技术提供了一种四足机器人行走机构，具有强大的支撑能力，可调整机身姿态，结构新颖，机动性高，负载能力强，可在地形复杂、环境恶劣的条件下工作。一种四足机器人行走机构，包括机器人躯干，前端设置有镂空式结构的端板，两侧对称设置两组腿部机构，每一组腿部机构包括可弯曲的机械前腿和可伸缩的机械后腿，所述的机械前腿包括侧摆结构体、前腿大腿和前腿小腿，所述的侧摆结构体的一侧与机器人躯干连接形成侧摆关节，另一端与前腿大腿连接形成髋关节，前腿大腿与前腿小腿连接形成膝关节；所述的侧摆关节、髋关节和膝关节均为直线液压缸驱动，侧摆关节轴线平行于四足机器人行走机构的前进方向，髋关节轴线垂直于四足机器人行走机构的前进方向，侧摆关节的侧摆角度为零时髋关节轴线水平，膝关节轴线与髋关节轴线平行；所述的机械后腿包括后腿大腿和后腿小腿，后腿大腿和后腿小腿通过滑轨连接形成直线运动关节，所述的直线运动关节由直线液压缸驱动。上述四足机器人行走机构行走时，两条机械前腿作为主动腿交替迈进，控制机器人前进方向，机械后腿作为从动腿在机器人行进过程中始终与地面接触，起到跟随和主要支撑的作用。当四足机器人行走机构的一条机械前腿向前迈进时，髋关节和膝关节的直线液压缸伸缩，带动髋关节和膝关节的角度变化，机械前腿完成抬腿-向前迈进-触地-向后支撑的过程。当四足机器人行走机构需要转弯时，侧摆关节的直线液压缸伸缩，带动侧摆关节的角度变化，从而改变前进方向。四足机器人行走机构行进过程中，通过直线运动关节的直线液压缸来调节机器人躯干的高度与姿态角，使机器人运动稳定并且机械后腿承受更多的力。在四足机器人行走机构行走过程中，机械前腿在崎岖地形中寻找合适的落足点，绕开障碍物，为机器人提供足够前进力，所需液压流量大但压力较低。通过合理设置四足机器人行走机构的质心位置，机械后腿的直线运动关节可以有效减少液压系统的最大压力，实现在满足地形适应力的基础上，液压系统所需最大压力的有效降低。优选地，所述的端板包括前端板和后端板，前端板和后端板之间连接有液压缸连接杆，所述的机器人躯干上设置有四根机身连接杆，机身连接杆贯穿后端板，与前端板相连。优选地，所述的前腿大腿设置有横向排列的髋关节液压缸和膝关节液压缸，髋关节液压缸安装在膝关节液压缸下方，可以有效节约空间，减少大腿质量。优选地，所述的侧摆结构体包括侧摆连接轴、两块侧摆板、侧摆液压缸连接杆和侧摆连接块，侧摆连接轴的一端与侧摆连接块固定枢接，另一端枢接于端板，侧摆板上设有侧摆角度传感器，侧摆板具有沉孔，用于安装第一轴承，所述的侧摆结构体与髋关节液压缸通过侧摆液压缸连接杆连接。角度传感器设于侧摆结构体内部，结构紧凑，有效减少外界干扰，提高传感器信号精度。优选地，所述的前腿大腿包括两块前腿大腿板、前腿大腿连接轴、两个前腿大腿液压缸连接杆和两个前腿橡胶柱，前腿大腿板与前腿大腿连接轴固定连接，与膝关节液压缸、髋关节液压缸分别通过前腿大腿液压缸连接杆连接，两个前腿橡胶柱在达到髋关节和膝关节角度极限值时分别与侧摆结构体和前腿小腿相撞，防止液压缸内碰撞。优选地，所述的前腿小腿包括两块前腿小腿板、前腿小腿连接块和前腿小腿杆，前腿小腿板上设有膝关节角度传感器，前腿小腿板具有沉孔，用于安装第二轴承，前腿小腿连接块侧面与前腿小腿板固定连接，底部与前腿小腿杆连接。优选地，所述的机械前腿还包括前腿足端，所述的前腿足端包括弯折连接块、减震弹簧、足端套筒和半球足底，弯折连接块的一端与前腿小腿连接，另一端与足端套筒固定连接，减震弹簧的一端抵接于足端套筒的底部，另一端抵接于半球足底的顶部，所述的足端套筒内安装有足底压力传感器和直线轴承，确保半球足底与足端套筒相对运动的平行度，防止足底压力传感器因弯矩而导致的破坏。优选地，所述的后腿大腿包括后腿大腿连接块、后腿液压缸、两块后腿大腿板和后腿橡胶柱，所述的后腿大腿连接块顶端固定在机器人躯干上，底端与后腿液压缸相连，侧面与后腿大腿板固定连接，后腿橡胶柱在机械后腿高度达到极限值时与后腿小腿相撞，防止液压缸内碰撞。优选地，所述的后腿小腿包括后腿小腿连接块、后腿小腿杆、滑块连接块和两条带有滑块的直线导轨，所述的后腿小腿连接块一端与后腿小腿杆固定连接，另一端与后腿液压缸相连，滑块连接块与后腿大腿板固定连接，用于固定滑块，直线导轨与后腿小腿杆固定连接。滑块和直线导轨的设计可以防止因后腿大腿和后腿小腿运动不平行而导致的液压缸活塞杆受到弯矩变形。优选地，所述的机械后腿还包括后腿足端，所述的后腿足端采用万向轮机构，与后腿小腿固定连接，可实现任意方向行走。本技术与现有技术相比，主要优点包括：a.具有强大的支撑能力，可调整机身姿态，结构新颖，机动性高，负载能力强，可在地形复杂、环境恶劣的条件下工作。b.机械前腿作为主动腿交替迈进，控制机器人前进方向，机械后腿作为从动腿在机器人行进过程中始终与地面接触，起到跟随和主要支撑的作用。c.直线液压缸驱动髋关节和膝关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四足机器人行走机构，包括机器人躯干(1)，前端设置有镂空式结构的端板，两侧对称设置两组腿部机构，每一组腿部机构包括可弯曲的机械前腿(2)和可伸缩的机械后腿(3)，其特征在于，所述的机械前腿(2)包括侧摆结构体(201)、前腿大腿(202)和前腿小腿(203)，所述的侧摆结构体(201)的一侧与机器人躯干(1)连接形成侧摆关节，另一端与前腿大腿(202)连接形成髋关节，前腿大腿(202)与前腿小腿(203)连接形成膝关节；所述的侧摆关节、髋关节和膝关节均为直线液压缸驱动，侧摆关节轴线平行于四足机器人行走机构的前进方向，髋关节轴线垂直于四足机器人行走机构的前进方向，侧摆关节的侧摆角度为零时髋关节轴线水平，膝关节轴线与髋关节轴线平行；所述的机械后腿(3)包括后腿大腿(301)和后腿小腿(302)，后腿大腿(301)和后腿小腿(302)通过滑轨连接形成直线运动关节，所述的直线运动关节由直线液压缸驱动。

【技术特征摘要】
1.一种四足机器人行走机构，包括机器人躯干(1)，前端设置有镂空式结构的端板，两侧对称设置两组腿部机构，每一组腿部机构包括可弯曲的机械前腿(2)和可伸缩的机械后腿(3)，其特征在于，所述的机械前腿(2)包括侧摆结构体(201)、前腿大腿(202)和前腿小腿(203)，所述的侧摆结构体(201)的一侧与机器人躯干(1)连接形成侧摆关节，另一端与前腿大腿(202)连接形成髋关节，前腿大腿(202)与前腿小腿(203)连接形成膝关节；所述的侧摆关节、髋关节和膝关节均为直线液压缸驱动，侧摆关节轴线平行于四足机器人行走机构的前进方向，髋关节轴线垂直于四足机器人行走机构的前进方向，侧摆关节的侧摆角度为零时髋关节轴线水平，膝关节轴线与髋关节轴线平行；所述的机械后腿(3)包括后腿大腿(301)和后腿小腿(302)，后腿大腿(301)和后腿小腿(302)通过滑轨连接形成直线运动关节，所述的直线运动关节由直线液压缸驱动。2.根据权利要求1所述的四足机器人行走机构，其特征在于，所述的端板包括前端板(14)和后端板(12)，前端板(14)和后端板(12)之间连接有液压缸连接杆(15)，所述的机器人躯干(1)上设置有四根机身连接杆(11)，机身连接杆(11)贯穿后端板(12)，与前端板(14)相连。3.根据权利要求1或2所述的四足机器人行走机构，其特征在于，所述的前腿大腿(202)设置有横向排列的髋关节液压缸(210)和膝关节液压缸(211)，髋关节液压缸(210)安装在膝关节液压缸(211)下方。4.根据权利要求3所述的四足机器人行走机构，其特征在于，所述的侧摆结构体(201)包括侧摆连接轴(21)、两块侧摆板、侧摆液压缸连接杆(25)和侧摆连接块(22)，侧摆连接轴(21)的一端与侧摆连接块(22)固定枢接，另一端枢接于端板，侧摆板上设有侧摆角度传感器(213)，侧摆板具有沉孔，用于安装第一轴承(214)，所述的侧摆结构体(201)与髋关节液压缸(210)通过侧摆液压缸连接杆(25)连接。5.根据权利要求4所述的四足机器人行走机构，其特征在于，所述的前腿大腿(202)包括两块前腿大腿板、前腿大腿连接轴(215)、两个前腿大腿液压缸连接杆(29)和两个前腿橡胶柱(27)，前腿大腿板与前腿大...

【专利技术属性】
技术研发人员：金波，翟硕，成奕璐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33