一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括腰部機(jī)構(gòu)和兩條結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)，所述腿部機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置連接于腰部機(jī)構(gòu)兩側(cè)；所述腿部機(jī)構(gòu)包括大腿機(jī)構(gòu)和小腿機(jī)構(gòu)，所述大腿機(jī)構(gòu)由從上至下設(shè)置的切比雪夫機(jī)構(gòu)和縮放儀機(jī)構(gòu)串聯(lián)連接組成，所述小腿機(jī)構(gòu)由設(shè)置于小腿上部和小腿下部的兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成；所述小腿上部安裝有小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度，從而調(diào)整行走機(jī)構(gòu)的步態(tài)以跨越障礙物；所述腰部機(jī)構(gòu)包括齒輪模組、軸承模組和腰部支架；通過(guò)規(guī)劃腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交替正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)腿部機(jī)構(gòu)在行走過(guò)程中的轉(zhuǎn)向；所述小腿機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)輪式行走模式的滾輪，本發(fā)明具有功能多樣、結(jié)構(gòu)可靠、控制簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]服務(wù)機(jī)器人的巨大應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景已經(jīng)成為包括歐美、日韓和中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家的共識(shí)，且已被一些國(guó)家制定專項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃和戰(zhàn)略。而仿人機(jī)器人因具有能適應(yīng)人類的生活環(huán)境、能直接使用人類的工具、以及因具有人的特征而擁有親和力這三個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，成為最被看好的人類未來(lái)的機(jī)器人伙伴，也使其成為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1973年第一臺(tái)正真意義上的仿人機(jī)器人在日本誕生以來(lái)，全世界開(kāi)展的仿人機(jī)器人項(xiàng)目已超過(guò)100個(gè)。
[0003]仿人機(jī)器人由頭部、四肢和軀干構(gòu)成，其中上肢實(shí)現(xiàn)抓取和操作，下肢實(shí)現(xiàn)行走。仿人機(jī)器人以人類作為仿生研究的原型，目前全世界范圍內(nèi)的研究者已對(duì)機(jī)器人四肢的仿生設(shè)計(jì)開(kāi)展了大量的研究，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上模仿人類的關(guān)節(jié)進(jìn)行自由度配置，以模擬人類的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作特征。特別是單腿通常均設(shè)計(jì)有6-7個(gè)自由度，來(lái)實(shí)現(xiàn)手和腳在三維空間中的運(yùn)動(dòng)。如較有代表性的仿人機(jī)器人有總體上代表著仿人機(jī)器人最先進(jìn)水平的ASIM0，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院的KHR和HUBO系列機(jī)器人，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的HRP系列機(jī)器人，意大利技術(shù)研究所的iCub，早稻田大學(xué)的WABIAN-2，東京大學(xué)開(kāi)發(fā)的H7，慕尼黑工業(yè)大學(xué)在機(jī)器人Johnnie基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的新一代機(jī)器人LOLA和Pal Robotics開(kāi)發(fā)的REEM-B，柏林洪堡大學(xué)開(kāi)發(fā)的Myon，韓國(guó)三星電子開(kāi)發(fā)的Mahru等，都擁有兩條各有6或7個(gè)自由度的腿部。
[0004]在國(guó)內(nèi)，也有多家研究機(jī)構(gòu)對(duì)雙足機(jī)器人開(kāi)展了大量的研究工作，并取得了豐碩的研究成果。較早開(kāi)展仿人機(jī)器人研究的國(guó)防科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的先行者，以及后來(lái)的北京理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的BHR系列機(jī)器人、清華大學(xué)的THBIP、浙江大學(xué)的悟、空機(jī)器人和中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院在2013年開(kāi)發(fā)的IPR-1等也都擁有兩條各有6個(gè)自由度的腿部。
[0005]這些機(jī)器人腿部設(shè)計(jì)參考人類雙腿的關(guān)節(jié)進(jìn)行自由度配置，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的機(jī)器人腿部擁有較高的靈活性，可以模擬人類完成直立行走、轉(zhuǎn)彎、越障、上下樓梯等運(yùn)動(dòng)，但是多電機(jī)的使用也使這類機(jī)器人存在不足，概括如下:
[0006]1.成本高:機(jī)器人腿部每個(gè)自由度均配置一個(gè)電機(jī)、一個(gè)諧波減速器和一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，此外，通常還配置有多維力傳感器等，這些標(biāo)準(zhǔn)件價(jià)格都較昂貴，使得機(jī)器人因高成本而距離實(shí)際應(yīng)用還有很遠(yuǎn)的距離。
[0007]2.能耗大:多電機(jī)的使用使得機(jī)器人總體功率較大，而仿人機(jī)器人是靠電池供電，因此高功率對(duì)電池的續(xù)航能力造成了挑戰(zhàn)。
[0008]3.重量大:電機(jī)、諧波減速器等標(biāo)準(zhǔn)件較重，使得機(jī)器人重量較大，一方面加劇了能量的消耗，一方面由于慣性大使得機(jī)器人安全性不高。
[0009]4.控制復(fù)雜:數(shù)量眾多的電機(jī)使得控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度大為提高，同時(shí)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種功能多樣、結(jié)構(gòu)可靠、控制簡(jiǎn)單、成本低的雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括腰部機(jī)構(gòu)和兩條結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)，所述腿部機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置連接于腰部機(jī)構(gòu)兩側(cè)；
[0012]所述腿部機(jī)構(gòu)包括大腿機(jī)構(gòu)和小腿機(jī)構(gòu)，所述大腿機(jī)構(gòu)由從上至下設(shè)置的切比雪夫機(jī)構(gòu)和縮放儀機(jī)構(gòu)串聯(lián)連接組成；所述切比雪夫機(jī)構(gòu)的輸入鉸鏈處安裝有腿部驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)該電機(jī)驅(qū)動(dòng)用來(lái)產(chǎn)生適合行走的步態(tài)曲線，縮放儀機(jī)構(gòu)用來(lái)放大該曲線；所述小腿機(jī)構(gòu)由小腿上部和小腿下部?jī)刹糠纸M成，且小腿上部和小腿下部均由平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成；所述小腿上部安裝有小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度；所述小腿機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度通過(guò)調(diào)節(jié)小腿上部和下部之間的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，小腿上部安裝有滑槽，小腿下部安裝有滑桿，滑桿可以在滑槽內(nèi)上下滑動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下部遠(yuǎn)離(靠近)小腿上部，以增大(減小)小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度，用以調(diào)整行走機(jī)構(gòu)的步態(tài)以跨越障礙物；
[0013]所述腰部機(jī)構(gòu)包括齒輪模組、軸承模組和腰部支架；所述齒輪模組由四個(gè)相同的圓柱直齒輪呈軸線平行依次排列兩兩嚙合組成，位于兩側(cè)的齒輪分別與腿部機(jī)構(gòu)的框架固定連接，腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在中間兩個(gè)圓柱直齒輪的其中一個(gè)上，當(dāng)腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩側(cè)的圓柱直齒輪轉(zhuǎn)速一致但方向相反，通過(guò)規(guī)劃腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交替正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)腿部機(jī)構(gòu)在行走過(guò)程中的轉(zhuǎn)向；所述軸承模組由四個(gè)推力球軸承組成，分為兩組安裝在腰部支架內(nèi)并分別與兩條腿部機(jī)構(gòu)連接，使兩條腿部機(jī)構(gòu)可以繞著腰部機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變向行走。
[0014]所述小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸為一根螺桿，螺桿上配合安裝有一個(gè)螺母，該螺母安裝在小腿下部，當(dāng)小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)正(反)轉(zhuǎn)時(shí)，螺母沿螺桿向遠(yuǎn)離(靠近)電機(jī)一方移動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下部遠(yuǎn)離(靠近)小腿上部使得腿部長(zhǎng)度增加(減小)。
[0015]所述小腿機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)輪式行走模式的滾輪，該滾輪安裝在小腿上部底端，由滾輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)控制，當(dāng)機(jī)器人工作在足式模式時(shí)，安裝于小腿下部底端的足部低于安裝于小腿上部底端的滾輪，即滾輪懸空，足部著地，而當(dāng)機(jī)器人工作在輪式模式時(shí)，安裝于小腿上部底端的滾輪低于安裝于小腿下部底端的足部，即足部懸空，滾輪著地，雙足行走機(jī)構(gòu)通過(guò)改變小腿機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)輪式和足式模式的切換。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用上述技術(shù)方案，該雙足行走機(jī)構(gòu)雙腿總共配置有七個(gè)自由度，相對(duì)于傳統(tǒng)的多電機(jī)的機(jī)器人腿部設(shè)計(jì)，電機(jī)的數(shù)量減少近一半，但同樣可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直行、轉(zhuǎn)彎、越障和上下樓梯等，且具有足式和輪式兩種行走模式。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:具有功能多樣、結(jié)構(gòu)可靠、控制簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，作為仿人機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]下面通過(guò)參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會(huì)更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對(duì)本發(fā)明的解釋說(shuō)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何意義上的限制，在附圖中:
[0019]圖1是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)總體效果圖；
[0020]圖2是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的腿部結(jié)構(gòu)圖；圖2中，圖2(a)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的腿部機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2(b)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的左腿結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(c)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的小腿上部結(jié)構(gòu)圖；圖2(d)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的小腿下部結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖3是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的腰部結(jié)構(gòu)圖；圖3中，圖3(a)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的腰部機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(b)是本發(fā)明腰部機(jī)構(gòu)中軸承模組與腿部連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(c)是本發(fā)明腰部機(jī)構(gòu)中齒輪模組與腿部連接結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖4是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向40°的原理圖；圖4中，圖4(a)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向40°的電機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線圖；圖4(b)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向40°的過(guò)程示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)跨越障礙物的示意圖；
[0024]圖6是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上樓梯的原理示意圖；
[0025]圖7是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)工作在輪式模式的原理圖；圖7中，圖7(a)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)工作在輪式模式的示意圖；圖7(13)是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)輪式模式的倒立擺控制模型圖；
[0026]圖8是本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)施例；
[0027]附圖中:
[0028]1、腿部機(jī)構(gòu) 2、腰部機(jī)構(gòu) 11、大腿機(jī)構(gòu)
[0029]12、小腿機(jī)構(gòu) 13、腿部驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)
[0030]21、軸承模組 22、齒輪模組 23、腰部支架
[0031]24、腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)121、小腿上部 122、小腿下部
[0032]123、足部124、滑桿125、滑槽
[0033]126、滾輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)127、滾輪141、螺桿
[0034]142、螺母

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明:
[0036]如圖1-3所示，本發(fā)明一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括腰部機(jī)構(gòu)2和兩條結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)I，所述腿部機(jī)構(gòu)I對(duì)稱設(shè)置連接于腰部機(jī)構(gòu)2兩側(cè)；
[0037]所述腿部機(jī)構(gòu)包括大腿機(jī)構(gòu)11和小腿機(jī)構(gòu)12，所述大腿機(jī)構(gòu)11由從上至下設(shè)置的切比雪夫機(jī)構(gòu)和縮放儀機(jī)構(gòu)串聯(lián)連接組成；所述切比雪夫機(jī)構(gòu)的輸入鉸鏈處安裝有腿部驅(qū)動(dòng)電機(jī)13，通過(guò)該電機(jī)驅(qū)動(dòng)用來(lái)產(chǎn)生適合行走的步態(tài)曲線，縮放儀機(jī)構(gòu)用來(lái)放大該曲線；所述小腿機(jī)構(gòu)12由小腿上部121和小腿下部122兩部分組成，且小腿上部121和小腿下部122均由平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成；所述小腿上部121安裝有小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)14，用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)小腿機(jī)構(gòu)12的長(zhǎng)度；所述小腿機(jī)構(gòu)12的長(zhǎng)度通過(guò)調(diào)節(jié)小腿上部121和小腿下部122之間的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，小腿上部121安裝有滑槽123，小腿下部122安裝有滑桿124，滑桿124可以在滑槽123內(nèi)上下滑動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下部122遠(yuǎn)離(靠近)小腿上部121，以增大(減小)小腿機(jī)構(gòu)12的長(zhǎng)度，用以調(diào)整行走機(jī)構(gòu)的步態(tài)以跨越障礙物；
[0038]所述腰部機(jī)構(gòu)2包括齒輪模組22、軸承模組21和腰部支架23 ;所述齒輪模組22由四個(gè)相同的圓柱直齒輪呈軸線平行依次排列兩兩嚙合組成，位于兩側(cè)的齒輪分別與腿部機(jī)構(gòu)I的框架固定連接，腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)13安裝在中間兩個(gè)圓柱直齒輪的其中一個(gè)上，當(dāng)腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩側(cè)的圓柱直齒輪轉(zhuǎn)速一致但方向相反，通過(guò)規(guī)劃腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)13的交替正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)腿部機(jī)構(gòu)I在行走過(guò)程中的轉(zhuǎn)向；所述軸承模組21由四個(gè)推力球軸承組成，分為兩組安裝在腰部支架23內(nèi)并分別與兩條腿部機(jī)構(gòu)I連接，使兩條腿部機(jī)構(gòu)I可以繞著腰部機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變向行走。
[0039]所述小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)14輸出軸為一根螺桿141，螺桿141上配合安裝有一個(gè)螺母142，該螺母142安裝在小腿下部122，當(dāng)小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)12正(反)轉(zhuǎn)時(shí)，螺母142沿螺桿141向遠(yuǎn)離(靠近)電機(jī)一方移動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下部122遠(yuǎn)離(靠近)小腿上部121使得腿部長(zhǎng)度增加(減小)。
[0040]所述小腿機(jī)構(gòu)12上設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)輪式行走模式的滾輪125，該滾輪125安裝在小腿上部121的底端，由滾輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)126單獨(dú)控制，當(dāng)機(jī)器人工作在足式模式時(shí)，安裝于小腿下部122底端的足部低于安裝于小腿上部121底端的滾輪125，即滾輪125懸空，足部123著地，而當(dāng)機(jī)器人工作在輪式模式時(shí)，安裝于小腿上部121底端的滾輪125低于安裝于小腿下部122底端的足部123，即足部123懸空，滾輪125著地，雙足行走機(jī)構(gòu)通過(guò)改變小腿機(jī)構(gòu)12的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)輪式和足式模式的切換。
[0041]圖2(a)所示為本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的腿部機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖中大寫字母(A，B，C-)表示鉸鏈，Ml、M2和M3表示驅(qū)動(dòng)電機(jī)，數(shù)字(1，2，3...)表示機(jī)構(gòu)中的連桿；圖中，AB⑶E為切比雪夫機(jī)構(gòu)，它是一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，由一個(gè)機(jī)架AB、一個(gè)一端固定在機(jī)架上的曲柄AC、一個(gè)一端固定在機(jī)架上的搖桿BD和一個(gè)同時(shí)與曲柄和搖桿相連的擺桿CDE構(gòu)成,其長(zhǎng)度比例為 AB: AC: BC: CD: DE = 2:1: 2.5: 2.5: 2.5 ;FGHIJK 為縮放儀機(jī)構(gòu)，它也是一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，由輸入桿FGH、輸出桿HJK、連桿GI和連桿IJ構(gòu)成，GH平行且等于IJ，IG平行且等于HJ，F(xiàn)、I和K三點(diǎn)共線。
[0042]圖4(a)為用于雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的電機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線圖，當(dāng)安裝在齒輪模組內(nèi)齒輪軸上的腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)被賦予這樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，其可實(shí)現(xiàn)在四步內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向40。的改變,如圖4(b)所示。
[0043]圖5所示的是通過(guò)改變小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)跨越障礙物的原理示意圖，其中障礙物A為小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度固定在最大值時(shí)可以跨越的障礙物，B為在跨越過(guò)程中合理調(diào)節(jié)小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度可以跨越的障礙物，可以看出，通過(guò)調(diào)節(jié)小腿機(jī)構(gòu)12的長(zhǎng)度，可以跨越的障礙物的尺寸更大。
[0044]圖6所示的是通過(guò)改變小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)上樓梯的原理示意圖，①-⑩為左右腿交替完成的10個(gè)步驟，通過(guò)合理規(guī)劃小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以在10個(gè)步驟內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)上四個(gè)臺(tái)階，下樓梯的規(guī)劃與此類似。
[0045]圖7(a)為雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)工作在輪式模式的示意圖，圖7(b)為雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的輪式模式的倒立擺控制模型。
[0046]圖8為雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)應(yīng)用在拉小車中的一個(gè)實(shí)施例，雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)可以通過(guò)該應(yīng)用用來(lái)拉載物體。
[0047]需要說(shuō)明的是，圖4-6只是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向、越障以及上下樓梯等功能，圖8只是顯示了本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的其中一種應(yīng)用，但本發(fā)明雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和應(yīng)用不限于上述幾個(gè)實(shí)施例。
[0048]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)及工作方法，進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括腰部機(jī)構(gòu)和兩條結(jié)構(gòu)相同的腿部機(jī)構(gòu)，所述腿部機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置連接于腰部機(jī)構(gòu)兩側(cè)，其特征在于: 所述腿部機(jī)構(gòu)包括大腿機(jī)構(gòu)和小腿機(jī)構(gòu)，所述大腿機(jī)構(gòu)由從上至下設(shè)置的切比雪夫機(jī)構(gòu)和縮放儀機(jī)構(gòu)串聯(lián)連接組成；所述切比雪夫機(jī)構(gòu)的輸入鉸鏈處安裝有腿部驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)該電機(jī)驅(qū)動(dòng)用來(lái)產(chǎn)生適合行走的步態(tài)曲線，縮放儀機(jī)構(gòu)用來(lái)放大該曲線；所述小腿機(jī)構(gòu)由小腿上部和小腿下部?jī)刹糠纸M成，且小腿上部和小腿下部均由平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成；所述小腿上部安裝有小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度；所述小腿機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度通過(guò)調(diào)節(jié)小腿上部和下部之間的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，小腿上部安裝有滑槽，小腿下部安裝有滑桿，滑桿可以在滑槽內(nèi)上下滑動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下部遠(yuǎn)離(靠近)小腿上部，以增大(減小)小腿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度，用以調(diào)整行走機(jī)構(gòu)的步態(tài)以跨越障礙物； 所述腰部機(jī)構(gòu)包括齒輪模組、軸承模組和腰部支架；所述齒輪模組由四個(gè)相同的圓柱直齒輪呈軸線平行依次排列兩兩嚙合組成，位于兩側(cè)的齒輪分別與腿部機(jī)構(gòu)的框架固定連接，腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在中間兩個(gè)圓柱直齒輪的其中一個(gè)上，當(dāng)腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩側(cè)的圓柱直齒輪轉(zhuǎn)速一致但方向相反，通過(guò)規(guī)劃腰部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交替正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)腿部機(jī)構(gòu)在行走過(guò)程中的轉(zhuǎn)向；所述軸承模組由四個(gè)推力球軸承組成，分為兩組安裝在腰部支架內(nèi)并分別與兩條腿部機(jī)構(gòu)連接，使兩條腿部機(jī)構(gòu)可以繞著腰部機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變向行走。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸為一根螺桿，螺桿上配合安裝有一個(gè)螺母，該螺母安裝在小腿下部，當(dāng)小腿伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)正(反)轉(zhuǎn)時(shí)，螺母沿螺桿向遠(yuǎn)離(靠近)電機(jī)一方移動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿下部遠(yuǎn)離(靠近)小腿上部使得腿部長(zhǎng)度增加(減小)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述小腿機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)輪式行走模式的滾輪，該滾輪安裝在小腿上部底端，由滾輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)控制，當(dāng)機(jī)器人工作在足式模式時(shí)，安裝于小腿下部底端的足部低于安裝于小腿上部底端的滾輪，即滾輪懸空，足部著地，而當(dāng)機(jī)器人工作在輪式模式時(shí)，安裝于小腿上部底端的滾輪低于安裝于小腿下部底端的足部，即足部懸空，滾輪著地，雙足行走機(jī)構(gòu)通過(guò)改變小腿機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)輪式和足式模式的切換。
【文檔編號(hào)】B62D57/032GK104369790SQ201410446333
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】李濤, 馬克·切卡雷利, 駱敏舟, 吳晶華, 張麗華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所