本發(fā)明涉及氣動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其是一種氣動(dòng)控制仿生爬行裝置。

背景技術(shù)：

目前，隨著工業(yè)的發(fā)展、機(jī)電液一體化技術(shù)水平的提高，移動(dòng)機(jī)器人紛紛投入市場(chǎng)，為人們的生活提供了更多便利。爬行機(jī)器人按仿生學(xué)角度來(lái)分可分為螳螂式爬行機(jī)器人、蜘蛛式爬行機(jī)器人、蛇形機(jī)器人、尺蠖式爬行機(jī)器人等；按驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分可分為：氣動(dòng)爬行機(jī)器人、電動(dòng)爬行機(jī)器人和液壓驅(qū)動(dòng)爬行機(jī)器人等；按工作空間來(lái)分可分為：管道爬行機(jī)器人、壁面爬行機(jī)器人和球面爬行機(jī)器人等；按行走方式可分為：輪式、履帶式、蠕動(dòng)式等。爬行機(jī)器狗也屬于一種移動(dòng)機(jī)器人，但目前市場(chǎng)上的爬行機(jī)器狗結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用率低。因此，開發(fā)出可以實(shí)際應(yīng)用的機(jī)器人將成為今后的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì),特別是在一些人類不易到達(dá)的地方或不容易做的事情，機(jī)器人的應(yīng)用起到了十分重要的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種基于四連桿機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的腿足式機(jī)器狗與生物原型相似度極高，且負(fù)載能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)多方位移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)靈活的無(wú)線控制氣動(dòng)仿生爬行機(jī)器狗。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明主要包括支架和連接件，所述支架分為左右兩個(gè)，且兩個(gè)支架為完全相同的結(jié)構(gòu)；支架采用雙層板體框架結(jié)構(gòu)，在兩層板體之間安裝電磁換向閥，在兩層板體周圍使用連桿進(jìn)行上下連接；兩個(gè)支架之間通過(guò)連接件進(jìn)行活動(dòng)連接；在兩個(gè)支架的上層板同一側(cè)安裝轉(zhuǎn)向單元，且轉(zhuǎn)向單元的兩端分別與兩個(gè)支架鉸鏈連接；在支架的下層板底部平行固定安裝大腿氣缸A和大腿氣缸B，大腿氣缸A的活動(dòng)端與小腿氣缸A相連，小腿氣缸A與大腿氣缸A呈垂直狀態(tài)，在小腿氣缸A的底部垂直固接腳掌A；大腿氣缸B的活動(dòng)端與小腿氣缸B相連，小腿氣缸B與大腿氣缸B呈垂直狀態(tài)，在小腿氣缸B的底部垂直固接腳掌B；大腿氣缸A、B均與電磁換向閥相連，所述轉(zhuǎn)向單元、電磁換向閥、大腿氣缸A、小腿氣缸A均由電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

進(jìn)一步的，所述大腿氣缸和小腿氣缸均為雙軸氣缸。

進(jìn)一步的，所述連接件由四根連接鋼片和三根連接螺栓組成，在兩個(gè)支架的相向端分別上下對(duì)稱安裝一組連接鋼片，在一組連接鋼片的頂端通過(guò)螺栓與另一組連接鋼片進(jìn)行活動(dòng)連接。

進(jìn)一步的，所述腳掌為長(zhǎng)方板體結(jié)構(gòu)，且在底面附有防滑層。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向單元由兩個(gè)轉(zhuǎn)向氣缸組成，兩個(gè)轉(zhuǎn)向氣缸的缸體末端分別與兩個(gè)支架進(jìn)行鉸鏈連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)向氣缸的活塞桿末端固定連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用率高、轉(zhuǎn)向方便、穩(wěn)定性高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

附圖標(biāo)號(hào)：1—支架；2—電磁換向閥；3—大腿氣缸A；4—小腿氣缸A；5—小腿氣缸B；6—腳掌A；7—大腿氣缸B；8—腳掌B；9—連接件；10—轉(zhuǎn)向單元。11—大腿氣缸C、12—大腿氣缸D、13—小腿氣缸C、14—小腿氣缸D。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中，本發(fā)明主要包括支架1和連接件9，所述支架分為左右兩個(gè)，且兩個(gè)支架為完全相同的結(jié)構(gòu)；支架采用雙層板體框架結(jié)構(gòu)，在兩層板體之間安裝電磁換向閥2，在兩層板體周圍使用連桿進(jìn)行上下連接；兩個(gè)支架之間通過(guò)連接件進(jìn)行活動(dòng)連接；在兩個(gè)支架的上層板同一側(cè)安裝轉(zhuǎn)向單元10，且轉(zhuǎn)向單元的兩端分別與兩個(gè)支架鉸鏈連接；在支架A的下層板底部平行固定安裝大腿氣缸A3和大腿氣缸B7，大腿氣缸A的活動(dòng)端與小腿氣缸A4相連，小腿氣缸A與大腿氣缸A呈垂直狀態(tài)，在小腿氣缸A的底部垂直固接腳掌A6；大腿氣缸B的活動(dòng)端與小腿氣缸B5相連，小腿氣缸B與大腿氣缸B呈垂直狀態(tài)，在小腿氣缸B的底部垂直固接腳掌B8；大腿氣缸A、B均與電磁換向閥相連，所述轉(zhuǎn)向單元、電磁換向閥、大腿氣缸A、小腿氣缸A均由電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

在支架B的下層板底部平行固定安裝大腿氣缸C11和大腿氣缸D12，大腿氣缸C的活動(dòng)端與小腿氣缸C13相連，在小腿氣缸C的底部垂直固接腳掌C；大腿氣缸D的活動(dòng)端與小腿氣缸D14相連，在小腿氣缸D的底部垂直固接腳掌D。

進(jìn)一步的，所述大腿氣缸和小腿氣缸均為雙軸氣缸，可以防止轉(zhuǎn)動(dòng)并允許承受一定徑向力。

進(jìn)一步的，所述連接件由四根連接鋼片和三根連接螺栓組成，在兩個(gè)支架的相向端分別上下對(duì)稱安裝一組連接鋼片，在一組連接鋼片的頂端通過(guò)螺栓與另一組連接鋼片進(jìn)行活動(dòng)連接。

進(jìn)一步的，所述腳掌為長(zhǎng)方板體結(jié)構(gòu)，且在底面附有防滑層。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向單元由兩個(gè)轉(zhuǎn)向氣缸組成，兩個(gè)轉(zhuǎn)向氣缸的缸體末端分別與兩個(gè)支架進(jìn)行鉸鏈連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)向氣缸的活塞桿末端固定連接。

四個(gè)小腿氣缸中處于對(duì)角線位置的兩個(gè)氣缸同步動(dòng)作，在完成起步動(dòng)作后，四個(gè)大腿氣缸中處于行走步態(tài)同側(cè)的兩個(gè)氣缸同步動(dòng)作。大腿氣缸控制前進(jìn)后退動(dòng)作，小腿氣缸控制抬起落下動(dòng)作。

如圖1所示，假設(shè)左端支架為機(jī)器狗頭部，則無(wú)線控制氣動(dòng)仿生爬行機(jī)器狗三種輸出步態(tài)如下：

初始步態(tài)：小腿氣缸全部縮回，大腿氣缸全部縮回，轉(zhuǎn)向氣缸一缸伸出一缸縮回。

前進(jìn)時(shí)的步態(tài)：

起步動(dòng)作：小腿氣缸B、小腿氣缸C同時(shí)伸出→大腿氣缸A伸出→小腿氣缸B、小腿氣缸C同時(shí)縮回→小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)伸出→大腿氣缸C伸出→小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)縮回。

行走動(dòng)作：小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)伸出→大腿氣缸A、大腿氣缸C同時(shí)縮回，與此同時(shí)，大腿氣缸B、大腿氣缸D同時(shí)伸出。由于腳掌與地面有摩擦力，支架在大腿氣缸A、大腿氣缸D帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而小腿氣缸B、小腿氣缸C同時(shí)伸出→小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)縮回→大腿氣缸B、大腿氣缸C同時(shí)縮回，與此同時(shí)，大腿氣缸A、大腿氣缸C同時(shí)伸出，由于腳掌與地面有摩擦力，支架在大腿氣缸B、大腿氣缸C帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)。如此循環(huán)往復(fù)。

后退時(shí)的步態(tài)：

起步動(dòng)作：小腿氣缸B、小腿氣缸C同時(shí)伸出→大腿氣缸D伸出→小腿氣缸B、小腿氣缸C同時(shí)縮回→小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)伸出→大腿氣缸B伸出→小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)縮回。

行走動(dòng)作：小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)伸出→大腿氣缸A、大腿氣缸C同時(shí)伸出，與此同時(shí)，大腿氣缸B、大腿氣缸D同時(shí)縮回。由于腳掌與地面有摩擦力，支架在大腿氣缸A、大腿氣缸D帶動(dòng)下向后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而小腿氣缸B、小腿氣缸C同時(shí)伸出→小腿氣缸A、小腿氣缸D同時(shí)縮回→大腿氣缸B、大腿氣缸D同時(shí)伸出，與此同時(shí)，大腿氣缸A、大腿氣缸C同時(shí)縮回，由于腳掌與地面有摩擦力，支架在大腿氣缸B、大腿氣缸C帶動(dòng)下向后運(yùn)動(dòng)。如此循環(huán)往復(fù)。

轉(zhuǎn)向氣缸在前進(jìn)后退時(shí)一缸伸出一缸縮回，左轉(zhuǎn)時(shí)兩缸均伸出，右轉(zhuǎn)時(shí)兩缸均縮回。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。