本发明专利技术涉及一种多足机器人腿部差动导向装置，该装置包括柔性腿、刚性导柱、弹簧、电磁铁及端盖，柔性腿的顶部与端盖连接，柔性腿的内部由下到上依次设有刚性导柱、弹簧及电磁铁，刚性导柱的侧面设有吊耳，吊耳伸出十字槽固定在机器人腿部机架上，弹簧与刚性导柱相连接，电磁铁通过电线与控制电路相连接；当机器人需要转向时，控制电路控制该侧机器人腿部的电磁铁通电，电磁铁产生吸附力，吸引刚性导柱上升，此时柔性腿下部触地并产生弯曲变形，使得腿部有效长度变短，从而使该腿前进的步长减小，产生转向行为。与现有技术相比，本发明专利技术具有结构紧凑、调整迅速、地面自适应性好等优点，它能够实现足式机器人的转弯和有效地提高行走性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于仿生机器人领域，尤其涉及一种多足机器人腿部差动导向装置。
技术介绍
仿生机器人所具有的灵巧动作对于人类的生产和科学研究活动有着极大的帮助，仿生机器人成为了当今机器人研究领域的一个重要方向。多足机器人作为仿生机器人的重要组成部分，其具有敏捷性、灵活性以及在复杂地形下的强大自适应能力。相对于轮式或者履带式机器人，足式机器人在超过地球陆地表面50%的山丘和沼泽中具有更好的运动性能。足部机构作为足式机器人的组成部分，对机器人的性能有着极其重要的影响。 2001年，密歇根大学研发出一种新型多驱动多足机器人，每条腿都设置一个驱动。转弯时借着每条腿上携带的电机给予驱动改变步态，实现转弯。多驱动实现转弯需要更多电机，增加了机身重量，能量利用率不高，不利于运动敏捷性。实现单驱动多足机器人转弯也一直是机器人研究关注的焦点之一。2010年，加州大学伯克利分校研制出了单驱动多足机器人，在足部嵌入形状记忆合金来改变行走过程中腿部形状，进而改变步长，实现转弯。但是，形状记忆合金需要电流加热，加热时间的存在使得腿部变形过程时间较长，不能实现迅速转弯。国内学者也研制出了各类足式机器人。2002年，上海交通大学提出的六足微型机器人，但是不能实现转弯功能且行走稳定性不强。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、调整迅速、地面自适应性好的单驱动多足机器人腿部差动导向装置，它能够实现足式机器人的转弯和有效地提高在崎岖地区的行走性能。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现—种多足机器人腿部差动导向装置，该装置包括柔性腿、刚性导柱、弹簧、电磁铁及端盖，所述的柔性腿为中空结构，柔性腿的顶部通过螺钉与端盖连接，柔性腿的上部开设有十字槽，柔性腿的内部由下到上依次设有刚性导柱、弹簧及电磁铁，所述的刚性导柱的侧面设有吊耳，吊耳伸出十字槽固定在机器人腿部机架上，所述的弹簧与刚性导柱连接，所述的电磁铁通过电线与控制电路连接，控制电路与机器人手持遥控器通过红外信号进行通讯，调节控制电路的电流控制电磁铁的电磁力，从而改变弹簧的拉伸长度，以此来改变多足机器人腿部的柔性腿中刚性导柱的高度，改变柔性腿下部的刚度；当机器人需要转向时，控制电路控制该侧机器人腿部的电磁铁通电，通电后的电磁铁产生吸附力，吸引刚性导柱沿十字槽上升，此时柔性腿下部触地，柔性腿产生弯曲变形，使得腿部有效长度变短，从而使该腿前进的步长减小，产生转向行为。所述的柔性腿的下部为由半固化玻璃纤维柔性材料制成的柔性部位，柔性腿与地面接触，对来自地面的冲击、震动可以起到缓冲、减震的效果，提高机器人行走稳定性。所述的柔性腿的顶部设有阶梯孔，所述的电磁铁设在阶梯孔内。所述的刚性导柱的四周设有十字页，所述的吊耳设在十字页上，通过十字页与柔性腿上十字槽的配合，对刚性导柱在柔性腿内的移动起导向、稳定作用。所述的刚性导柱由碳钢制成。所述的电磁铁为圆柱形电磁铁，电磁铁的磁力受控制电路控制。多足机器人直 线行走时，不需要改变腿部的刚度，因此电磁铁均处于未通电状态，柔性腿下部和刚性导柱同时着地，此时多条腿刚度相同。多足机器人按照三角步态向前直行。由于触地部分为柔性腿，即使在崎岖的路面上行走，机器人仍具有不错的稳定性。多足机器人可以向左、右两个方向转向。当多足机器人需要向左转向时，控制电路控制左侧腿部的电磁铁通电，电磁铁产生吸附力，吸引刚性导柱沿十字槽上升，此时左侧腿部柔性腿下半部分的柔性部位触地。由于触地的柔性部分和地面有力的作用，腿部整体刚度减小，导致柔性部分产生弯曲变形，进而减少左侧腿前进的步长，产生左转行为。当多足机器人需要向右转向时，控制电路控制右侧腿部的电磁铁通电，电磁铁产生吸附力，吸引刚性导柱沿十字槽上升，此时右侧腿部柔性腿下半部分的柔性部分触地。由于触地的柔性部分和地面有力的作用，腿部整体刚度减小，导致柔性部分产生弯曲变形，进而减少右侧腿前进的步长，产生右转行为。根据路面情况，转向的半径大小可控。转向半径大时，控制电路控制电磁铁的输入电流较大，电磁铁产生较大的吸力，因此刚性导柱上升距离较大，与地面接触的柔性部分长度更长，使整条腿的刚度降低更大，变形更加显著，转向半径因而更大。需要的转向运动结束后，控制电路可控制断开电磁铁的输入电流，刚性导柱在弹簧的弹力作用下恢复至未通电时的状态，多足机器人即可继续直线行走。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果(I)本专利技术通过采用多足机器人腿部差动导向装置，实现了单驱动多足机器人转弯及提高地形自适应性。(2)本专利技术的装置采用电磁铁以及机械结构引导刚性导柱伸缩，引起腿部整体刚度变化，引起两侧步长不一，实现导向要求。(3)电磁铁与控制电路相连，可调整磁力大小来改变刚性导柱上升行程，可使得刚柔耦合部分的长度满足所需要求。(4)柔性腿下部采用半固化玻璃纤维柔性材料，在行走过程中，能起到减震、缓冲的作用。(5)本专利技术控制过程简单，整体结构紧凑，减轻了腿部重量，并采用柔性体接触地面，提闻机身行走稳定性。由于以上特点，本专利技术可以应用在复杂地形下使用的多足机器人，比如在灾难搜救、勘测和军事上使用的足式机器人。附图说明图I为本专利技术与机器人腿部机架连接结构示意图；图2为本专利技术的主视结构示意图；图3为本专利技术的俯视结构示意图4为本专利技术的分解结构示意图。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进行详细说明。实施例一种多足机器人腿部差动导向装置，结构如图I 图4所示，该装置包括柔性腿I、刚性导柱2、弹簧3、电磁铁4及端盖5，柔性腿I为中空结构，柔性腿I的顶部通过螺钉6与端盖5连接，柔性腿I的上部设有十字槽，柔性腿I的下部为柔性部位,柔性腿I的内部由下到上依次设有刚性导柱2、弹簧3及电磁铁4，刚性导柱2的侧面设有吊耳21，吊耳21伸出十字槽固定在机器人腿部机架上，弹簧3与刚性导柱2相连接，电磁铁4通过电线与控制电路相连接，控制电路与机器人手持遥控器通过红外信号进行通讯，调节控制电路的电流控制电磁铁4的电磁力，从而改变弹簧3的拉伸长度，以此来改变多足机器人腿部的柔性腿 I中刚性导柱2的高度，改变柔性腿I下部的刚度。柔性腿I的下部为由半固化玻璃纤维柔性材料制成的柔性部位，柔性腿I与地面接触，对来自地面的冲击、震动可以起到缓冲、减震的效果，提高机器人行走稳定性，柔性腿I的顶部设有阶梯孔11，电磁铁4设在阶梯孔11内。刚性导柱2的四周设有十字页，吊耳21设在十字页上，通过十字页与柔性腿I上十字槽的配合，对刚性导柱2在柔性腿I内的移动起导向、稳定作用。刚性导柱2由碳钢制成。电磁铁4为圆柱形电磁铁，电磁铁4的磁力受控制电路控制。当机器人需要转向时，控制电路控制该侧机器人腿部的电磁铁4通电，通电后的电磁铁4产生吸附力，吸引刚性导柱2沿十字槽上升，此时柔性腿I下部触地，柔性腿I的柔性部位产生弯曲变形，使得腿部有效长度变短，从而使该腿前进的步长减小，产生转向行为。多足机器人直线行走时，不需要改变腿部的刚度，因此电磁铁均处于未通电状态，柔性腿I下部和刚性导柱2同时着地，此时多条腿刚度相同。多足机器人按照三角步态向前直行。由于触地部分为柔性腿1，即使在崎岖的路面上行走，机器人仍具有不错的稳定性。多足机器人可以向左、右两个方向转向。当多足机器人需要向左转向时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多足机器人腿部差动导向装置，其特征在于，该装置包括柔性腿(1)、刚性导柱(2)、弹簧(3)、电磁铁(4)及端盖(5)，所述的柔性腿(1)为中空结构，柔性腿(1)的顶部与端盖(5)连接，柔性腿(1)的上部开设有十字槽，柔性腿(1)的内部由下到上依次设有刚性导柱(2)、弹簧(3)及电磁铁(4)，所述的刚性导柱(2)的侧面设有吊耳(21)，吊耳(21)伸出十字槽固定在机器人腿部机架上，所述的弹簧(3)与刚性导柱(2)连接，所述的电磁铁(4)通过电线与控制电路连接，控制电路与机器人手持遥控器通过红外信号进行通讯；当机器人需要转向时，控制电路控制该侧机器人腿部的电磁铁(4)通电，通电后的电磁铁(4)产生吸附力，吸引刚性导柱(2)沿十字槽上升，此时柔性腿(1)下部触地，柔性腿(1)产生弯曲变形，使得腿部有效长度变短，从而使该腿前进的步长减小，产生转向行为。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢红，汪旭红，王涛，李尚，华滨滨，韩飞，于学海，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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