一种变姿态足式机器人模块及变姿态足式机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种变姿态足式机器人模块及变姿态足式机器人，包括身体部和对称设置在身体部左右两侧的肢体部，肢体部包括腿部和脚部，腿部与身体部枢接，且腿部通过角度调节机构与身体部传动连接，脚部通过行走驱动机构与腿部传动连接，脚部设有第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部；站立姿态时，第三支撑部与行走面相抵；翻转站立姿态时，第一支撑部与行走面相抵；趴下姿态时，第四支撑部与行走面相抵；翻转趴下姿态时，第二支撑部与行走面相抵。具有站立姿态和趴下姿态两种姿态，在行走时可够根据当前可运动的空间进行主动或被动调整自身的高度及宽度，并且在倾覆时仍可保持行走和翻越障碍，提高了容错能力和应用前景。

A variable attitude foot robot module and a variable attitude foot robot

【技术实现步骤摘要】
一种变姿态足式机器人模块及变姿态足式机器人
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种变姿态足式机器人模块及变姿态足式机器人。
技术介绍
足式机器人能很好的适应复杂崎岖、不连续的地形，并且展现出良好的运动能力，多样的运动步态，以及较高的能量利用效率。足式机器人凭借其在行走过程中与地面的非连续接触特性表现出了很强的适应性，尤其在有障碍物的通道上或很难接近的工作场地上具有更广阔的发展前景，因此被广泛应用于抢险救灾、排雷排爆、地质勘探、军事行动等领域。目前的多足式机器人主要是四足式和六足式，每条腿一般有3个主动自由度，每条腿需要3个驱动组件，这样既提高了机器人的制作成本，又增加了机器人的整体重量与体积。同时当前机器人多数无法在不同高度及不同宽度缝隙空间中变换外形尺寸以适应通行限制，且当机器人发生倾覆摔倒身体翻转后，不能继续正常行走运动，这些问题严重限制了足式机器人的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有足式机器人所存在的不足，提供了一种变姿态足式机器人模块及变姿态足式机器人，该机器人模块能够根据当前可运动的空间进行主动或被动调整自身的高度及宽度等尺寸，同时当机器人本体发生倾覆翻转，身体向上时仍能够保持正常的迈步行走及越障等功能。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：根据本专利技术的第一方面，一种变姿态足式机器人模块，其包括身体部和对称设置在身体部左右两侧的肢体部，所述肢体部包括腿部和脚部，所述腿部与身体部枢接，且腿部通过角度调节机构与身体部传动连接，所述角度调节机构用以调节腿部与身体部之间的夹角，所述脚部通过行走驱动机构与腿部传动连接，所述脚部设有第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部；当模块为站立姿态时，所述第三支撑部与行走面相抵；当模块为翻转站立姿态时，所述第一支撑部与行走面相抵；当模块为趴下姿态时，所述第四支撑部与行走面相抵；当模块为翻转趴下姿态时，所述第二支撑部与行走面相抵。进一步地，所述脚部呈L形或C形。进一步地，当模块为站立姿态或翻转站立姿态时，第三支撑部与身体部在横向的间距小于第二支撑部与身体部在横向的间距，且第一支撑部与身体部在横向的间距小于第二支撑部与身体部在横向的间距；当模块为趴下姿态或翻转趴下姿态时，第四支撑部与身体部在横向的间距小于第三支撑部与身体部在横向的间距。进一步地，所述第一支撑部与第三支撑部在竖向的间距大于所述第二支撑部与第四支撑部在横向的间距。进一步地，所述角度调节机构包括胯部轴和姿态调整电机，所述胯部轴沿前后方向设置，且胯部轴可转动的设置于身体部的侧部，所述腿部与所述胯部轴固定连接，所述姿态调整电机固定于所述身体部，且所述姿态调整电机与所述胯部轴传动连接。进一步地，所述角度调节机构还包括腿部驱动皮带、中部轴和腿部同步带，所述姿态调整电机通过腿部驱动皮带与中部轴传动连接，所述中部轴沿前后方向设置，且所述中部轴可转动地固定于所述身体部，所述中部轴通过腿部同步带与所述胯部轴传动连接。进一步地，所述姿态调整电机和腿部驱动皮带各设有一个，所述中部轴、腿部同步带、胯部轴各设有两个，两根所述中部轴各设有一个相互啮合的中部齿轮，其中一根中部轴与端部姿态调整电机通过腿部驱动皮带传动连接。进一步地，所述模块还包括上部外壳，所述上部外壳设置于所述身体部的上方以保护角度调节机构。进一步地，所述行走驱动机构设有两个，两个行走驱动机构分别设置于两个脚部，所述行走驱动机构包括驱动电机、驱动曲柄、脚部驱动主动同步带轮、从动曲柄、脚部驱动从动同步带轮和脚部同步带，所述驱动电机固定于腿部，所述驱动曲柄的第一端与驱动电机的输出轴固定，所述脚部驱动主动同步带轮套设固定于电机的输出轴外，所述从动曲柄的第一端与腿部枢接，所述脚部驱动从动同步带轮套设固定于从动曲柄的第一端，脚部驱动主动同步带轮通过脚部同步带与脚部驱动从动同步带轮传动连接；其中，驱动曲柄的第二端与从动曲柄的第二端同步转动；所述脚部还包括两根连杆，所述驱动曲柄的第二端一根连杆与脚部枢接，所述从动曲柄的第二端与脚部枢接；其中，所述连杆倾斜安装，与脚部设有角度差，在站立姿态时，连杆的靠近脚部的一端低于连杆的远离脚部的一端。根据本专利技术的第二方面，一种变姿态足式机器人，其包括本专利技术第一方面所述的变姿态足式机器人模块。本专利技术具有如下优点：1、腿部在角度调节机构的作用下可旋转，使脚部的第三支撑部或第四支撑部支撑在行走面上，实现站立姿态与趴下姿态的转变；当发生倾覆时，腿部在角度调节机构的作用下旋转，使脚部的第一支撑部或第二支撑部支撑在行走面上，实现倾覆后的站立姿态与趴下姿态的转变；如此，在行走时可够根据当前可运动的空间进行主动或被动调整自身的高度及宽度，并且在倾覆时仍可保持行走和翻越障碍，提高了容错能力和应用前景；2、左右腿共用一个姿态调整电机，而且每只脚只使用一个驱动电机，结构简单能够减轻机器人腿部的质量，实现了机构的轻量化，降低能耗，同时能够较大幅度的增大负载能力；3、采用对称的一体式纵向足部结构，对于发生倾覆时身体翻转向上也能够正常行走，使得容错能力提高；4、腿部和脚部之间驱动采用两个曲柄、连杆连接，保证了进行迈步运动时良好的动态稳定性，通过驱动电机的正反转并结合曲柄的传递，实现行走机构的进退及转向，可在不同复杂地形中行走；5、腿部和身体部之间的角度可以进行主动调节，在站立与趴下等不同姿态之间任意变换角度，同时为了防止顶部过大载重将其压坏，腿部和身体部之间的角度也可以由腿部驱动皮带进行被动缓冲调节，因为腿部驱动皮带传动属于带传动，带传动在受到较大负载或扭矩时可以打滑，防止断裂或损坏；6、本专利技术机器人模块通过连杆与腿部、脚部之间倾斜安装的角度差，使整个机构运动过程中，在脚部的驱动电机固定不变的情况下，仍然能够保证机器人在站立或趴下等不同姿态时都可以正常迈步行走；7、可以根据负重的大小和环境不同，进行方便地选用不同数量的模块拼装，组合成四足、六足或更多种类的足式机器人；同时也可以根据应用需求将机器人身体部加大，把多个模块的腿部和脚部集成到一个机器人上，精简主控和姿态调整部件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例1提供的一种变姿态足式机器人模块的爆炸视图；图2为本专利技术实施例1提供的变姿态足式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变姿态足式机器人模块，其特征在于，所述模块包括身体部和对称设置在身体部左右两侧的肢体部，所述肢体部包括腿部和脚部，所述腿部与身体部枢接，且腿部通过角度调节机构与身体部传动连接，所述角度调节机构用以调节腿部与身体部之间的夹角，所述脚部通过行走驱动机构与腿部传动连接，所述脚部设有第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部；/n当模块为站立姿态时，所述第三支撑部与行走面相抵；/n当模块为翻转站立姿态时，所述第一支撑部与行走面相抵；/n当模块为趴下姿态时，所述第四支撑部与行走面相抵；/n当模块为翻转趴下姿态时，所述第二支撑部与行走面相抵。/n

【技术特征摘要】
1.一种变姿态足式机器人模块，其特征在于，所述模块包括身体部和对称设置在身体部左右两侧的肢体部，所述肢体部包括腿部和脚部，所述腿部与身体部枢接，且腿部通过角度调节机构与身体部传动连接，所述角度调节机构用以调节腿部与身体部之间的夹角，所述脚部通过行走驱动机构与腿部传动连接，所述脚部设有第一支撑部、第二支撑部、第三支撑部和第四支撑部；
当模块为站立姿态时，所述第三支撑部与行走面相抵；
当模块为翻转站立姿态时，所述第一支撑部与行走面相抵；
当模块为趴下姿态时，所述第四支撑部与行走面相抵；
当模块为翻转趴下姿态时，所述第二支撑部与行走面相抵。


2.根据权利要求1所述的变姿态足式机器人模块，其特征在于，所述脚部呈L形或C形。


3.根据权利要求1所述的变姿态足式机器人模块，其特征在于，当模块为站立姿态或翻转站立姿态时，第三支撑部与身体部在横向的间距小于第二支撑部与身体部在横向的间距，且第一支撑部与身体部在横向的间距小于第二支撑部与身体部在横向的间距；当模块为趴下姿态或翻转趴下姿态时，第四支撑部与身体部在横向的间距小于第三支撑部与身体部在横向的间距。


4.根据权利要求1所述的变姿态足式机器人模块，其特征在于，所述第一支撑部与第三支撑部在竖向的间距大于所述第二支撑部与第四支撑部在横向的间距。


5.根据权利要求1所述的变姿态足式机器人模块，其特征在于，所述角度调节机构包括胯部轴和姿态调整电机，所述胯部轴沿前后方向设置，且胯部轴可转动的设置于身体部的侧部，所述腿部与所述胯部轴固定连接，所述姿态调整电机固定于所述身体部，且所述姿态调整电机与所述胯部轴传动连接。


6.根据权利要求5所述的变姿态足式机器人模块，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，陈天祥，
申请(专利权)人：青岛钢铁侠科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37