本发明专利技术公开了一种新型闭链八杆多足机器人，属于闭链足式机器人领域；包括机架、四个行走腿组件、以及驱动机构；行走腿组件包括齿轮传动机构、可变形的八杆式腿部机构和若干连接件，齿轮传动机构包括齿轮组一和齿轮组二，驱动机构包括安装在行走腿组件上的调整舵机，还包括安装在机架上的驱动电机和一拖四的带传动机构；驱动电机和调整舵机驱动八杆式腿部机构前后摆动，四组八杆式腿部机构相互协调，使八足机器人机构实现行走动作。本发明专利技术选择了闭链八杆式结构作为足式机器人的行走机构，该方案有于驱动数量少、能耗小、整体刚度大和负载能力强等优点，是仿生机器人腿部构型创新的重要研究领域。要研究领域。要研究领域。
【技术实现步骤摘要】
一种新型闭链八杆多足机器人
[0001]本专利技术涉及仿生足式机器人
，具体涉及一种新型闭链八杆多足机器人。
技术介绍
[0002]自20世纪60年代以来，机器人的发展经历了三个阶段。第一阶段为示教再现型机器人。机器人可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序，这类机器人的特点是对外界环境没有感知。第二个阶段为感觉型机器人，或低级智能机器人。机器人具有一定的感觉系统，能获取外界环境和操作对象的简单信息，可对外界环境的变化做出简单的判断并调整自己的相应动作。第三阶段为自主智能机器人。机器人不仅有感觉功能和自适应能力，而且能充分识别工作对象和工作环境，并根据使用者的指令和自身判断的结果自动确定与之相适应的动作。
[0003]移动机器人作为机器人发展第三阶段的智能化成果，是集机构学、材料学、仿生学、多刚体力学、计算机技术、人工智能技术、传感技术、通讯技术和仿真技术于一体的科技结晶，一直以来都是机器人研究领域中的热点和难点。移动机器人按照移动方式主要分为轮式、履带式、足式和混动式。
[0004]轮式机器人和履带式机器人是与地面连续接触运动的移动机器人，具有负载能力强、移动速度快、运动效率高、易于控制等优点，但是面对复杂地形任务时，其稳定性和适用性会大大降低。混动式机器人是将不同的移动方式结合到一起，通过变形结构改变移动模式，针对不同地形采取合适的通过方式，提升了单一运动模式的通过性，但是混动式机器人转变运动模式的设计很大程度上提高了机器人的机械复杂度，加大了机器人的设计难度。
[0005]足式机器人是与地面离散接触运动的移动机器人，具有运动灵活、落足点离散、地面适应性强、机动性高等优点，能够代替轮式和履带式移动机器人应对复杂非结构化环境的作业任务，在研究过程中展现出极强的应用前景。足式机器人大多从仿生学的角度进行设计分析，模仿猎豹、鸵鸟、马和山羊等脊椎动物的腿部构成和行动方式，得到多自由度的开链式机器人，但由于开链式腿部机构的执行器较多、控制策略复杂导致机器人成本较高且研发难度较大，从而难以投入使用。
[0006]为了降低腿部机构的操控难度，可以通过对闭环运动链进行特定化设计来得到低自由度的腿部构型。闭链腿部机构相较于开链腿部机构有着驱动数量少、能耗小、整体刚度大和负载能力强等优点。近些年许多学者对闭链多足机器人展开研究，得到了大量以单自由度为主且构型各异的的闭链腿部机构，通过前期研究发现通过添加传感器和控制器，可以在机器人自身结构性能基础上对足式机器人的移动性和越障性有不同程度的提高，但闭链足式机器人在应对非结构化环境时自身的结构特点相较于外置设备在性能影响方面起到主导地位。基于上述原因，需要设计一款综合能力较强的闭链足式机器人具有十分重要的意义。
技术实现思路
[0007]为克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种新型闭链八杆多足机器人，具有驱动数量少、能耗小、整体刚度大和负载能力强等优点，相对于传统机器人具有更好的平稳性和更简单的结构。
[0008]为此，本专利技术提出了一种新型闭链八杆多足机器人，包括机架、驱动机构和至少两对行走腿组件，同一对的两个行走腿组件对称设置在机架两侧；每个行走腿组件包括齿轮传动机构、可变形的八杆式腿部机构和若干连接件，驱动机构通过齿轮传动机构与八杆式腿部机构传动连接；驱动机构用于驱动八杆式腿部机构前后摆动，四组八杆式腿部机构相互协调，使八足机器人机构实现行走动作。
[0009]进一步，八杆式腿部机构包括一个曲柄、一个机架杆、二副杆一、二副杆二、二副杆三、二副杆四、三副杆一和三副杆二；其中，曲柄的活动端与三副杆一一端铰接，而三副杆一与三副杆二之间通过二副杆一、二副杆二相连接，形成平行四边形结构；此外，机架杆的活动端与三副杆一之间通过二副杆三实现转动连接，机架杆的活动端与三副杆二之间通过二副杆四实现转动连接；同时曲柄固定端与机架杆固定端同轴转动连接；曲柄和机架杆用于控制三副杆一运动，进而控制三副杆二底端的运动轨迹。
[0010]进一步，行走腿组件还包括外挡板、内挡板、与机架杆连接的空心轴、与曲柄连接的中心轴；齿轮传动机构包括齿轮组一和齿轮组二，驱动机构与空心轴之间通过齿轮组一传动连接，驱动机构与中心轴之间通过齿轮组二传动连接。
[0011]进一步，齿轮组一包括被动调整齿轮、同步调整齿轮和主动调整齿轮，驱动机构包括安装在行走腿组件上的调整舵机；调整舵机与主动调整齿轮同轴连接，主动调整齿轮与同步调整齿轮啮合，同步调整齿轮再与被动调整齿轮啮合连接；其中，被动调整齿轮与空心轴周向固定。
[0012]进一步，齿轮组二包括被动驱动齿轮、同步驱动齿轮和从动轮轴同步轮二，被动驱动齿轮与同步驱动齿轮啮合链接；同步驱动齿轮和同步轮二布置在从动轮轴上；而被动驱动齿轮与中心轴周向固定；驱动机构还包括安装在机架上的驱动电机和一拖四的带传动机构，每个行走腿组件上的同步轮二与驱动电机之间分别通过带传动机构传动连接。
[0013]进一步，带传动机构包括主传动轴、皮带、与驱动电机连接的电机输出齿轮、以及安装在主传动轴上的电机传动齿轮和四个同步轮一，电机输出齿轮与电机传动齿轮啮合，四个同步轮一与四个行走腿组件上的同步轮二之间分别通过皮带传动连接。
[0014]进一步，每个行走腿组件上均设有两个八杆式腿部机构，两个八杆式腿部机构对称分布并分别与齿轮传动机构传动连接。
[0015]进一步，调整舵机安装在内挡板一侧，调整舵机通过舵机固定件和六角铜柱固定在外挡板上。
[0016]进一步，机架包括机架底板、两个机架内板和两个机架外板；机架底板水平布置在竖直放置且相互平行的两个机架内板中间底部，两个机架外板对称布置并位于机架内板外侧；外挡板对称布置在内挡板外侧；外挡板、内挡板与机架外板、机架内板之间分别通过若干对接螺丝和对接螺母实现销轴连接。
[0017]进一步，八杆式腿部机构通过机架杆与外挡板或内挡板相连接；曲柄连接在机架杆外侧，并且曲柄通过顶盖固定在所述外挡板或所述内挡板上。
[0018]本专利技术提供的新型闭链八杆多足机器人，通过设置闭链结构的八杆式腿部机构，并通过驱动电机控制曲柄转动，通过调整舵机控制机架杆摆动，使八杆式腿部机构足端轨迹曲线呈扇贝状，使多足机器人具有运动稳定性高，跨步距离和抬腿高度适中，足端冲击力小等优点；通过在每个行走腿组件上设置两个八杆式腿部机构，形成了八只行走腿，相对于四脚机器人具有更高的稳定性，还具有整体刚度大、负载能力强等优点；通过采用驱动电机加一拖四的带传动机构来驱动曲柄，可以减少整个机器人的驱动数量，利于运动控制，同时降低能耗、与现阶段倡导的节能环保政策相符合。因此，该闭链八杆多足机器人具有驱动数量少、能耗小、整体刚度大和负载能力强等优点，相对于传统机器人具有更好的平稳性和更简单的结构，拓展腿部机构工作空间，提升机器人非结构化地形的适应能力。
[0019]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型闭链八杆多足机器人，其特征在于，包括机架(1)、驱动机构(3)和至少两对行走腿组件(2)，同一对的两个所述行走腿组件(2)对称设置在所述机架(1)两侧；每个所述行走腿组件(2)包括齿轮传动机构、可变形的八杆式腿部机构(14)和若干连接件，所述驱动机构(3)通过所述齿轮传动机构与所述八杆式腿部机构(14)传动连接；所述驱动机构(3)用于驱动所述八杆式腿部机构(14)前后摆动，四组所述八杆式腿部机构相互协调，使八足机器人机构实现行走动作。2.根据权利要求1所述的新型闭链八杆多足机器人，其特征在于，所述八杆式腿部机构(14)包括一个曲柄(17)、一个机架杆(18)、二副杆一(23)、二副杆二(24)、二副杆三(25)、二副杆四(26)、三副杆一(19)和三副杆二(21)；其中，所述曲柄(17)的活动端与所述三副杆一(19)一端铰接，而所述三副杆一(19)与所述三副杆二(21)之间通过所述二副杆一(23)、所述二副杆二(24)相连接，形成平行四边形结构；此外，所述机架杆(18)的活动端与所述三副杆一(19)之间通过所述二副杆三(25)实现转动连接，所述机架杆(18)的活动端与所述三副杆二(21)之间通过所述二副杆四(26)实现转动连接；同时所述曲柄(17)固定端与所述机架杆(18)固定端同轴转动连接；所述曲柄(17)和所述机架杆(18)用于控制所述三副杆一(19)运动，进而控制所述三副杆二(21)底端的运动轨迹。3.根据权利要求2所述的新型闭链八杆多足机器人，其特征在于，所述行走腿组件(2)还包括外挡板(12)、内挡板(13)、与所述机架杆(18)连接的空心轴、与所述曲柄(17)连接的中心轴；所述齿轮传动机构包括齿轮组一和齿轮组二，所述驱动机构(3)与所述空心轴之间通过所述齿轮组一传动连接，所述驱动机构(3)与所述中心轴之间通过所述齿轮组二传动连接。4.根据权利要求3所述的新型闭链八杆多足机器人，其特征在于，所述齿轮组一包括被动调整齿轮(35)、同步调整齿轮(34)和主动调整齿轮(33)，所述驱动机构(3)包括安装在所述行走腿组件(2)上的调整舵机(11)；所述调整舵机(11)与所述主动调整齿轮(33)同轴连接，所述主动调整齿轮(33)与所述同步调整齿轮(34)啮合，所述同步调整齿轮(34)再与所述被动调整齿轮(35)啮合连接；其中，所述被动调整齿轮(35)与所述空心轴周向固定。5.根据权利要求3所述的新型...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦建军，孟圆，房世豪，陈锡夫，孙茂琳，邵派，赵越，胡依凡，谢子健，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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