二足步行机器人的行走机构制造技术

本发明专利技术公开了一种二足步行机器人的行走机构，它包括前腿、后腿、前脚、后脚、一个可双向旋转的驱动电机、凸轮、前单向转轮及后单向转轮。驱动电机安装在机器人的臀部上且位于前腿和后腿之间；凸轮安装在驱动电机的输出轴上且可轮流地驱动前单向转轮和后单向转轮。前单向转轮安装在前腿上，后单向转轮安装在后腿上，前腿和后腿的上端分别可滑动且可转动连接在机器人的臀部的前后端上，前腿和后腿的上端均安装有锁定机构；前脚和后脚上均安装有压力传感器，每个压力传感器均与机器人内部的控制器电连接，控制器均与每个锁定机构电连接。该二足步行机器人的行走机构结构简单、能减轻机器人重量、而且还能减少能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人的行走机构，更确切地说涉及一种欠驱动二足步行机器人的行走机构。
技术介绍
在含有非驱动(不受动力带动)关节的机器人中，由驱动关节通过耦合关系带动 非驱动关节完成所需动作，由于存在非驱动关节，这样的运动系统被称为欠驱动系统，即独 立控制变量(驱动单元)少于系统的自由度(关节数)。现有技术的两足机器人的行走机构结构比较复杂，基本上会使用两个以上的驱动 电机，这就使得机器人整体重量较重，而且现有技术的机器人的行走机构行走控制方法较 复杂，行走时主要靠电机驱动抬腿，电机使用的数量越多，行走时能耗也就越大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种结构简单、能减轻机器人重量、而且还能减 少能耗的二足步行机器人的行走机构。本专利技术的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的二足步行机器人的行走机 构，它包括前腿、后腿、前脚、后脚及可双向旋转的驱动电机，所述的驱动电机为一个；它还 包括凸轮、前单向转轮及后单向转轮；所述的驱动电机安装在机器人的臀部上且位于所述 的前腿和后腿之间；所述的凸轮安装在驱动电机的输出轴上；所述的前单向转轮安装在所 述的前腿上，该前单向转轮的外圆周与驱动电机输出轴轴心的垂线的最小距离大于凸轮的 最小半径且小于凸轮的最大半径，所述的后单向转轮安装在所述的后腿上，该后单向转轮 的外圆周与驱动电机输出轴的轴心的垂线的最小距离大于凸轮的最小半径且小于凸轮的 最大半径；所述的前单向转轮的旋转方向和后单向转轮的旋转方向相反，所述的前腿和后 腿的上端分别可滑动且可转动连接在机器人的臀部的前后端上，所述的前腿和后腿的上端 均安装有锁定机构；所述的前脚和后脚上均安装有压力传感器，所述的每个压力传感器均 与机器人内部的控制器电连接，所述的控制器均与所述的每个锁定机构电连接。采用以上结构后，本专利技术二足步行机器人的行走机构与现有技术相比，具有以下 优点由于本专利技术二足步行机器人的行走机构包括一个驱动电机，该驱动电机安装在机 器人的臀部上且位于前腿和后腿之间，安装在前腿上的前单向转轮的外圆周与驱动电机输 出轴的轴心的垂线的最小距离大于凸轮的最小半径且小于凸轮的最大半径，安装在后腿上 的后单向转轮的外圆周与驱动电机输出轴的轴心的垂线的最小距离大于凸轮的最小半径 且小于凸轮的最大半径，所述的前腿和后腿的上端分别可滑动且可转动连接在机器人的臀 部的前后端上，所述的前脚和后脚上均安装有压力传感器，所述的压力传感器与机器人内 部的控制器电连接，所述的控制器与所述的锁定机构电连接；假如一开始凸轮的突出部分 向上，前单向转轮只能顺时针旋转，后单向转轮只能逆时针旋转，那么驱动电机逆时针方向旋转时，待凸轮突出部分接触前单向转轮时，就会推动前腿向前迈进一步，前腿向前迈进的 时候，前脚上的压力传感器检测到的压力会小于后脚上的压力传感器检测到的压力，此时 机器人内部的控制器会驱动锁定机构使其锁住机器人后腿，使后腿无法旋转，当凸轮旋转 半周之后再逆时针旋转，凸轮的突出部分会与后单向转轮接触，由于后单向转轮只能逆时 针旋转、后腿上端滑动连接在机器人的臀部上，这样，凸轮逆时针继续旋转，会推动后腿上 的后单向转轮向上运动，使后腿向上运动，同时也就带动后腿向前行走一步，后腿向前迈进 时前脚上的压力传感器检测到的压力会大于后脚上的压力传感器检测到的压力，此时机器 人内部的控制器会驱动锁定机构使其锁住机器人的前腿，取消机器人后腿的锁定，待完成 后腿向前行走一步的动作之后，机器人会自行调整使自身受力平衡，这样前脚上的压力传 感器检测到的压力就等于后脚上的压力传感器检测到的压力，一个工作周期就此完成。当 机器人后退时，动作原理与前进时的动作原理一样，只不过凸轮做顺时针转动。此种结构的 二足步行机器人的行走机构结构简单，只使用一个驱动电机，可以减轻机器人的整体重量， 在运动的过程中能耗也较少。作为本专利技术的一种改进，所述的前腿与后腿呈等腰梯形状，所述的前腿和后腿所 形成的夹角为30°。由于所述的前腿与后腿呈等腰梯形状，使机器人在平地上走路时非常稳定。作为本专利技术的另一种改进，所述的前腿和后腿的上端分别可滑动且可转动连接在 机器人的臀部的前后端上是指，所述的机器人的臀部的前后端分别设有用于安装前腿且向 前向下开口的前凹槽和用于安装后腿且向后向下开口的后凹槽，所述的前、后凹槽的左右 侧均设有竖直向的滑槽；所述的前、后凹槽的左右滑槽内均设有滑块，所述的前、后凹槽的 左右滑槽内的滑块分别通过连接轴相连接，所述的前腿的上端铰接在位于前凹槽内的连接 轴上，所述的后腿的上端铰接在位于后凹槽内的连接轴上；所述的前、后凹槽的滑槽内的滑 块的上端与滑槽上壁之间分别设有弹簧I。此种滑动连接方式结构简单，容易实现；由于所 述的前、后凹槽的滑槽内的滑块的上端与滑槽上壁之间分别设有弹簧I，使得前腿和后腿 的上端与滑槽的上端之间保持一定的滑动距离。作为本专利技术的还有一种改进，所述的前、后凹槽的滑槽内的滑块的下端与滑槽下 壁之间分别设有呈压缩状态的弹簧II。由于所述的前、后凹槽的滑槽内的滑块的下端与滑 槽下壁之间分别设有呈压缩状态的弹簧II，呈压缩状态的弹簧II会对前腿和后腿产生支持 力，这样就可以加大前腿和后腿对机器人上身的支持力。作为本专利技术的还有一种改进，所述的锁定机构包括电控锁定装置及设置在所述的 前腿和后腿铰接端上的卡槽，所述的电控锁定装置包括电磁阀及由电磁阀控制的锁定杆， 所述的锁定杆的一端铰接在电磁阀设有电磁铁的一端上，所述的锁定杆的另一端设有锁定 卡头，所述的锁定卡头可卡入所述的卡槽内。此种锁定机构结构简单，通过电磁阀和锁定杆 来实现，在电磁阀通电的情况下，锁定卡头位于卡槽的上方，前腿或后腿可以自由旋转，在 电磁阀断电的情况下，锁定卡头位于卡槽内，前腿或后腿无法旋转，达到锁定的目的。附图说明图1是本专利技术二足步行机器人的行走机构的主视结构示意图。图2是本专利技术二足步行机器人的行走机构的右视结构示意图。图3是本专利技术二足步行机器人的行走机构的前单向转轮的结构示意图。图4是本专利技术二足步行机器人的行走机构的后单向转轮的结构示意图。图5是本专利技术二足步行机器人的行走机构的脚部的结构示意图。图6是本专利技术二足步行机器人的行走机构中的锁定机构未锁定时的部分结构示 意图。图7是本专利技术二足步行机器人的行走机构中的锁定机构锁定时的部分结构示意 图。图中所示1、前腿，2、后腿，3、前脚，4、后脚，5、臀部，5. 1、前凹槽，5. 2、后凹槽， 5. 3、滑槽，5. 4、滑块，6、驱动电机，6. 1、输出轴，7、凸轮，7. 1、突出部分，8、前单向转轮，9、后 单向转轮，10、锁定机构，10. 1、电控锁定装置，10. 1. 1、电磁阀，10. 1.2、锁定杆，10. 1.3、锁 定卡头，10. 2、卡槽，10. 3、固定架，11、压力传感器，12、连接轴，13、弹簧I，14、弹簧II，15、连接杆。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。请一并参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6及图7所示。本专利技术二足步行机器人的行走机构包括前腿1、后腿2、前脚3、后脚4、可双向旋转 的驱动电机6、凸轮7、前单向转轮8及后单向转轮9。所述的前腿1和后腿2的上端分别 可滑动且可转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二足步行机器人的行走机构，它包括前腿（１）、后腿（２）、前脚（３）、后脚（４）及可双向旋转的驱动电机（６），其特征在于：所述的驱动电机（６）为一个；它还包括凸轮（７）、前单向转轮（８）及后单向转轮（９）；所述的驱动电机（６）安装在机器人的臀部（５）上且位于所述的前腿（１）和后腿（２）之间；所述的凸轮（７）安装在驱动电机（６）的输出轴（６．１）上；所述的前单向转轮（８）安装在所述的前腿（１）上，该前单向转轮（８）的外圆周与驱动电机（６）输出轴（６．１）轴心的垂线的最小距离大于凸轮（７）的最小半径且小于凸轮（７）的最大半径，所述的后单向转轮（９）安装在所述的后腿（２）上，该后单向转轮（９）的外圆周与驱动电机（６）输出轴（６．１）的轴心的垂线的最小距离大于凸轮（７）的最小半径且小于凸轮（７）的最大半径；所述的前单向转轮（８）的旋转方向和后单向转轮（９）的旋转方向相反，所述的前腿（１）和后腿（２）的上端分别可滑动且可转动连接在机器人的臀部（５）的前后端上，所述的前腿（１）和后腿（４）的上端均安装有锁定机构（１０）；所述的前脚（３）和后脚（４）上均安装有压力传感器（１１），所述的每个压力传感器（１１）均与机器人内部的控制器电连接，所述的控制器均与所述的每个锁定机构（１０）电连接。...

【技术特征摘要】
一种二足步行机器人的行走机构，它包括前腿(1)、后腿(2)、前脚(3)、后脚(4)及可双向旋转的驱动电机(6)，其特征在于所述的驱动电机(6)为一个；它还包括凸轮(7)、前单向转轮(8)及后单向转轮(9)；所述的驱动电机(6)安装在机器人的臀部(5)上且位于所述的前腿(1)和后腿(2)之间；所述的凸轮(7)安装在驱动电机(6)的输出轴(6.1)上；所述的前单向转轮(8)安装在所述的前腿(1)上，该前单向转轮(8)的外圆周与驱动电机(6)输出轴(6.1)轴心的垂线的最小距离大于凸轮(7)的最小半径且小于凸轮(7)的最大半径，所述的后单向转轮(9)安装在所述的后腿(2)上，该后单向转轮(9)的外圆周与驱动电机(6)输出轴(6.1)的轴心的垂线的最小距离大于凸轮(7)的最小半径且小于凸轮(7)的最大半径；所述的前单向转轮(8)的旋转方向和后单向转轮(9)的旋转方向相反，所述的前腿(1)和后腿(2)的上端分别可滑动且可转动连接在机器人的臀部(5)的前后端上，所述的前腿(1)和后腿(4)的上端均安装有锁定机构(10)；所述的前脚(3)和后脚(4)上均安装有压力传感器(11)，所述的每个压力传感器(11)均与机器人内部的控制器电连接，所述的控制器均与所述的每个锁定机构(10)电连接。2.根据权利要求1所述的二足步行机器人的行走机构，其特征在于所述的前腿(1) 与后腿(2)呈等腰梯形状，所述的前腿(1)和后腿(2)所形成的夹角为30°。3.根据权利要求1或2所述的二足步行机器人的行走机构，其特征在于所述的前腿 (1)和后腿(2)的上端分别可滑动且可转动连接在机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智焕，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]