兩足機器人行走機構的製作方法
2023-11-08 04:37:22 2
專利名稱：兩足機器人行走機構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於仿生兩足機器人領域，具體涉及ー種基於電磁鐵驅動的兩足機器人行走機構。
背景技術：
隨著電子和通信技術的迅猛發展，機器人作為ー個高度集成、代表現代科技的機電產品，受到廣泛的研究和開發。仿生機器人作為其中最具挑戰的方向之一，其發展除了依賴電子軟體方面外，更離不開硬體的完美支持。仿生機器人的功能及動作越複雜，其所需要的機械結構就越複雜、越巧妙。目前用於實現兩足機器人行走的機構主要有以下幾類一、多自由度機構，申請號為「200810036592. 7」的中國發明專利，公開了ー種雙足機器人歩行機構，包括臀部、大腿、小腿和足部，共12個自由度；ニ、極少自由度機構，申請號為「200920105112. 8」和申請號為「201010588398. 7」的中國發明專利，公開了一種三桿兩足步行機構，只有ー個電動機作為動カ機，結構過於簡單；三、靠四桿機構實現，申請號為「200920109485. 2」的中國發明專利，公開了ー種使用曲柄搖杆的歩行機構。同時，它們都是用電機作為動力，對於步行中步幅考慮很少。 發明內容本實用新型所要解決的技術問題是針對上述存在的不足，提供一種控制和可操縱性方面更加容易，可輕易實現較複雜的動作，適用性更廣的用於機器人的兩足機器人行走機構。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種兩足機器人行走機構，安裝在機器內體內機架上，其特徵在於包括有擺杆機構，倒三角鉸鏈機構和行進機構，其中，所述的擺杆機構一端固定在機架頂部，另一端為活動端，活動端安裝有重心塊，所述的倒三角鉸鏈機構為一対，對稱設置在重心塊兩邊，倒三角鉸鏈機構為開式活動鉸鏈，其上面安裝有推桿機構，分別從兩側連接重心塊，拉動重心塊左右擺動，所述的行進機構鉸接在倒三角鉸鏈機構的底端，並在其行進機構上安裝有驅動行進機構轉動的電機。在上述方案中，所述的倒三角鉸鏈機構包括有橫杆和兩根斜杆，推桿機構安裝在橫杆上，其一端與機架固定連接，另一端與重心塊鉸接。在上述方案中，所述的倒三角鉸鏈機構的底端為自由活動端，推桿機構推動重心塊的同時帶動倒三角鉸鏈機構變形從而帶動倒三角鉸鏈機構的底端的升降。在上述方案中，所述的推桿機構為活塞型結構，包裹有圓柱形的外筒，外筒內安裝有金屬活塞和電磁鐵，金屬活塞一端連接有彈簧壓在外筒底部，另一端通過連接杆連接重心塊。在上述方案中，所述的電磁鐵為環形圓筒狀，包括有線圈和鐵芯，並在鐵芯中間設有安裝彈簧的孔。在上述方案中，所述的外筒的一個端面為封閉式結構，另ー個端面設有孔，供連接杆伸出。在上述方案中，所述的行進機構為三段結構，構成人體足部和腿部形狀，包括有大腿杆，小腿杆和腳掌部。在上述方案中，所述的電機分別安裝在行進機構上的各個關節處，並連接有控制系統，各個電機均可在控制系統的控制下獨立運作。本機構工作原理為當重心塊在左邊推桿機構的作用下，向右小幅擺動，擺角不超過16°，右邊推桿機構中彈簧慢慢壓縮，一方面防止擺杆運動不受控制，發生剛性衝擊，另ー方面儲存能量；當重心塊右擺時，對於左邊倒三角鉸鏈機構，兩斜杆的夾角増大，將左邊行進機構上移，對於右邊倒三角鉸鏈機構，兩斜杆的夾角減小，將右邊行進機構下移。行進機構在上移或下移的同時，將由其上的電機控制它們的擺動，若向右邊擺動，左邊電機エ作，使左邊行進機構向前擺動，完成向前的一歩，在行進的過程中，保證左邊腳掌部的水平。同樣，當重心塊在右邊推桿機構的作用下，向左小幅擺動，對於右邊倒三角鉸鏈機構，兩斜杆的夾角増大，右邊行進機構上移，對於左邊倒三角鉸鏈機構，兩斜杆的夾角減小，左邊行進機構下移，然後右邊電機工作，使右邊行進機構向前擺動，完成向前的一歩，在行進的過程中，保證右邊腳掌部的水平。在實際機器人中，重心塊的擺動帶動重心的改變，從而使機器人前進，通過控制左右腳的步幅不同，可以實現轉彎的動作。本實用新型的有益效果1、機構杆件的自由度適中，從而在控制和可操縱性方面更加容易，同時可以實現較複雜的動作，適用性更廣。2、用電磁鐵提供動カ的方式，結合彈簧的伸縮特性，帶動杆件的動作，使結構簡單，體積小，同時緩衝儲能；3、步行中的擺動，通過調整重心的位置，使重心作用點作用在腳掌上，保證了行進中機器人的穩定性，同時擺動可以增大步幅，提高行進速度。
圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例電磁鐵外形線框圖；圖3為本實用新型實施例電磁鐵剖面圖；圖中1重心塊、2左邊倒三角鉸鏈機構、3右邊倒三角鉸鏈機構、4左邊行進機構、5右邊行進機構、6左邊電機、7右邊電機、8左邊推桿機構、9右邊推桿機構、10外筒、11金屬活塞、12電磁鐵、13連接杆、14鐵芯、15線圈、16彈簧、17大腿杆、18小腿杆、19左邊腳掌部、20機架、21右邊腳掌部。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
，對本實用新型作進ー步的說明如圖1圖2圖3所示的兩足機器人行走機構，安裝在機器內體內機架20上，包括有擺杆機構，倒三角鉸鏈機構和行進機構，其中，所述的擺杆機構一端固定在機架頂部，另一端為活動端，活動端安裝有重心塊I，所述的倒三角鉸鏈機構包括有左邊倒三角鉸鏈機構2和右邊倒三角鉸鏈機構3，對稱設置在重心塊兩邊，左邊倒三角鉸鏈機構2和右邊倒三角鉸鏈機構3為開式活動鉸鏈，其上面安裝有左邊推桿機構8和右邊推桿機構9，分別從兩側連接重心塊1，拉動重心塊I左右擺動，所述的左邊行進機構4鉸接在左邊倒三角鉸鏈機構2底端，右邊行進機構5鉸接在右邊倒三角鉸鏈機構3的底端，並在左邊行進機構4和右邊行進機構5其鉸接處分別安裝有左邊電機6和右邊電機7。在本實施例中，所述的左邊倒三角鉸鏈機構2和右邊倒三角鉸鏈機構3均包括有橫杆和兩根斜杆，左邊推桿機構8和右邊推桿機構9均分別安裝在各橫杆上，其一端與機架20固定連接，另一端與重心塊I鉸接。 在本實施例中，所述的左邊倒三角鉸鏈機構2和右邊倒三角鉸鏈機構3的底端均為自由活動端，左邊推桿機構8或右邊推桿機構9推動重心塊I的同時帶動左邊倒三角鉸鏈機構2或右邊倒三角鉸鏈機構3變形，從而帶動其底端自由端的升降。在本實施例中，所述的左邊推桿機構8和右邊推桿機構9均為活塞型結構，包裹有圓柱形的外筒10，外筒10內安裝有金屬活塞11和電磁鐵12，金屬活塞11 一端連接有彈簧16壓在外筒10底部，另一端通過連接杆13連接重心塊I。在本實施例中，所述的電磁鐵12為環形圓筒狀，包括有線圈15和鐵芯14，並在鐵芯14中間設有安裝彈簧16的孔。在本實施例中，所述的外筒10的一個端面為封閉式結構，另ー個端面設有孔，供連接杆13伸出。在本實施例中，所述的左邊行進機構4和右邊行進機構5均為為三段結構，構成人體足部和腿部形狀，包括有大腿杆17，小腿杆18和腳掌部。在本實施例中，所述的左邊電機6和右邊電機7分別安裝在左邊行進機構4和右邊行進機構5上的各個關節處，並連接有控制系統，各個電機均可在控制系統的控制下獨
立運作。本機構工作原理為當重心塊I在左邊推桿機構8的作用下，向右小幅擺動，擺角不超過16°，右邊推桿機構9中彈簧慢慢壓縮，一方面防止擺杆運動不受控制，發生剛性衝擊，另一方面儲存能量；當重心塊I右擺時，對於左邊倒三角鉸鏈機構2，兩斜杆的夾角增大，將左邊行進機構8上移，對於右邊倒三角鉸鏈機構3，兩斜杆的夾角減小，將右邊行進機構5下移。行進機構在上移或下移的同時，將由其上的電機控制它們的擺動，若向右邊擺動，左邊電機6工作，使左邊行進機構4向前擺動，完成向前的一歩，在行進的過程中，保證左邊腳掌部19的水平。同樣，當重心塊I在右邊推桿機構9的作用下，向左小幅擺動，對於右邊倒三角鉸鏈機構3，兩斜杆的夾角増大，右邊行進機構5上移，對於左邊倒三角鉸鏈機構8，兩斜杆的夾角減小，左邊行進機構4下移，然後右邊電機7工作，使右邊行進機構5向前擺動，完成向前的一歩，在行進的過程中，保證右邊腳掌部21的水平。在實際機器人中，重心塊I的擺動帶動重心的改變，從而使機器人前進，通過控制左右腳的步幅不同，可以實現轉彎的動作。
權利要求1.兩足機器人行走機構，安裝在機器內體內機架上，其特徵在於包括有擺杆機構，倒三角鉸鏈機構和行進機構，其中，所述的擺杆機構一端固定在機架頂部，另一端為活動端，活動端安裝有重心塊，所述的倒三角鉸鏈機構為一對，對稱設置在重心塊兩邊，倒三角鉸鏈機構為開式活動鉸鏈，其上面安裝有推桿機構，分別從兩側連接重心塊，拉動重心塊左右擺動，所述的行進機構鉸接在倒三角鉸鏈機構的底端，並在其行進機構上安裝有驅動行進機構轉動的電機。
2.如權利要求1所述的兩足機器人行走機構，其特徵在於所述的倒三角鉸鏈機構包括有橫杆和兩根斜杆，推桿機構安裝在橫杆上，其一端與機架固定連接，另一端與重心塊鉸接。
3.如權利要求1或2所述的兩足機器人行走機構，其特徵在於所述的倒三角鉸鏈機構的底端為自由活動端。
4.如權利要求1所述的兩足機器人行走機構，其特徵在於所述的推桿機構為活塞型結構，包裹有圓柱形的外筒，外筒內安裝有金屬活塞和電磁鐵，金屬活塞一端連接有彈簧壓在外筒底部，另一端通過連接杆連接重心塊。
5.如權利要求4所述的兩足機器人行走機構，其特徵在於所述的電磁鐵為環形圓筒狀，包括有線圈和鐵芯，並在鐵芯中間設有安裝彈簧的孔。
6.如權利要求4所述的兩足機器人行走機構，其特徵在於所述的外筒的一個端面為封閉式結構，另一個端面設有孔，供連接杆伸出。
7.如權利要求1所述的兩足機器人行走機構，其特徵在於所述的行進機構為三段結構，構成人體足部和腿部形狀，包括有大腿杆，小腿杆和腳掌部。
8.如權利要求1所述的兩足機器人行走機構，其特徵在於所述的電機分別安裝在行進機構上的各個關節處，並連接有控制系統，各個電機均可在控制系統的控制下獨立運作。
專利摘要本實用新型提供一種仿生兩足機器人領域內的電磁鐵驅動的兩足機器人行走機構。包括有擺杆機構，倒三角鉸鏈機構和行進機構，其中，所述的擺杆機構一端固定在機架頂部，另一端為活動端，活動端安裝有重心塊，所述的倒三角鉸鏈機構對稱設置在重心塊兩邊，為開式活動鉸鏈，其上面安裝有推桿機構，分別從兩側連接重心塊，拉動重心塊左右擺動，所述的行進機構鉸接在倒三角鉸鏈機構的底端，並在其行進機構上安裝有驅動行進機構轉動的電機。此裝置在控制和可操縱性方面更加容易，同時可以實現較複雜的動作，適用性更廣。
文檔編號B62D57/02GK202863598SQ201220494880
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者侯宇, 全照敏, 金永燦, 李偉 申請人:侯宇, 全照敏, 李偉, 金永燦