一種六足行走機器人裝置的製作方法
2023-06-02 19:47:01 1
專利名稱：一種六足行走機器人裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人裝置。
背景技術：
為了提高運載工具在壞路或無路情況下的通過能力，並避免惡劣的工 作環境對人體的傷害，常使用移動機器人來滿足特殊的功能要求或從事一 些人體本身難以完成的工作。而足式行走移動方式因具有輪式和履帶式所 沒有的優點正日益受到科研工作者關注。機器人力學計算表明，足式行走
機器人的能耗通常低於輪式和履帶式；足式行走機構能適應各種地麵條件 且具有較高的逾越障礙的能力，能夠方便的上下臺階及通過不平整、不規 則或較窄的路面，它的移動"盲區"4艮小。而目前行走^L器人中，多採用 液壓、單片機等控制方式實現單足步態規劃(也就是使足具有與人類類似 的步態)和多足協調運動，增加了設計、製造甚至維護成本。
實用新型內容
為了避免因採用液壓、單片機等控制方式實現單足步態規劃和多足協 調運動而導致的高設計製造成本，本實用新型提供一種六足行走機器人裝置。
具體的結構設計方案如下
一種六足行走機器人裝置包括機架、三根傳動軸和曲柄搖杆機構，所 述機架為矩形框架形，曲柄搖杆機構包括曲柄、連杆、搖杆和行走足杆； 機架上平行設有前軸3、中間軸5和後軸8三根傳動軸，三根傳動軸的
兩端分別伸至機架外，三根傳動軸的兩外伸端上分別固定連接著曲柄的一
二山，
彿；
所述前軸3和中間軸5之間設有鏈傳動機構，所述中間軸5和後軸8 之間設有鏈傳動機構；
前軸3、中間軸5和後軸8三根傳動軸兩側前部的才幾架上分別平行設有
3一;f艮短軸，短軸與相鄰傳動軸之間的間距相等；
所述每根曲柄的另一端分別鉸鏈連接著連杆的下端，連杆的上端鉸鏈 連接著行走足杆的上端，連杆的中部鉸鏈連接著搖杆的上端，搖杆的下端 固定連接著相應側才幾架上的短軸；
三根傳動軸中其中之一連接著電動機輸出軸。
所述搖杆長度為連杆長度的二分之一，
所述搖杆長度短軸與相鄰傳動軸之間的間距曲柄長度=1: 0. 78: 0. 35。
機架一側前、後和才幾架另一側中部曲柄為一組，才幾架另一側前、後和 才幾架一側中部曲柄為另一組，同一組曲柄相互平4亍，不同組曲柄所對應的 空間向量之間的夾角恆為180度。
本實用新型採用6個完全相同的曲柄搖杆機構作為單足行走機構，所
將這6個單足行走機構的主動曲柄分別裝在前軸、中間軸和後軸上並以鏈 傳動實現其聯動，從而以一個電動機即可驅動該行走機器人裝置。又將這6 個單足行走機構每3個一組共分成2組，以主動曲柄相對於前軸、中間軸 和後軸的恰當安裝位置來協調每一組足之間的運動，可以確保該六足行走 機器人在運動的每一瞬時均有1組3足著地，同時，也均有另1組3足隨 機架一起抬腿行走。
與現有技術相比本實用新型具有的優點和積極效果
(1)、僅需單電動機驅動，每個單足行走機構的杆長比例按給定數值 選取後即具有與人類行走相類似的步態，不需另加控制裝置實現步態的規 劃，節約了設計製造成本，提高了可靠性。
(2 )、主動曲柄與前軸、中間軸和後軸的安裝位置滿足給定條件時即 可實現6足的協調行走運動，也不需另加控制裝置實現多足行走的協調運 動。
(3)、機架移動時，總有3足著地，重心平穩。
圖1為本實用新型結構示意圖(本實用新型立於地面時，自左側觀察 得到的三維圖)，
圖2為每個單足行走機構示意圖，
圖3為本實用新型的與前、後以及中間迴轉軸相平行的平面內的投影
圖，
圖4為本實用新型立於地面時，自右側觀察得到的三維圖。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地i兌明。 實施例
參見圖1、圖2、圖3和圖4, 一種六足行走機器人裝置包括機架1、 三根傳動軸和曲柄搖杆機構，所述機架為矩形框架形，曲柄搖杆機構包括 曲柄、連杆、搖杆和行走足杆；
機架1上通過軸承平行安裝有前軸3、中間軸5和後軸8三根傳動軸， 三根傳動軸的兩端分別伸至機架外，三根傳動軸的兩外伸端上分別固定連 接著曲柄的一端；即前軸3兩外伸端上分別固定連接著前左曲柄13A和前 右曲柄13D,中間軸5兩外伸端上分別固定連接著中左曲柄13B和中右曲柄 13E,後軸8兩外伸端上分別固定連接著後左曲柄13C和後右曲柄13F;
前軸3和中間軸5之間，由前軸鏈輪10C、傳動鏈10B和中間鏈輪10A 組成的鏈傳動機構連接，中間軸5和後軸8之間，由過渡鏈輪6A、傳動鏈 6B和後軸鏈輪6C組成的鏈傳動機構連接；
前軸3、中間軸5和後軸8三根傳動軸兩側前部的機架上分別平行安裝 有一根短軸，短軸與相鄰傳動軸之間的間距相等；即前軸3前部的機架上 分別平行安裝有前左短軸12和前右短軸2，中間軸5前部的4幾架上分別平 行安裝有中左短軸11和中右短軸4,後軸8前部的機架上分別平行安裝有 後左短軸9和後右短軸7;
每根曲柄的另 一端分別鉸鏈連接著連杆的下端，連杆的上端鉸鏈連接 著行走足杆的上端，連杆的中部鉸鏈連接著搖杆的上端，搖杆的下端固定 連接著相應側機架上的短軸；即前左曲柄13A的另一端分別鉸鏈連接著前左連杆14A的下端，前左 連杆14A的上端鉸鏈連接著前左行走足杆16A的上端，前左連杆14A的中 部鉸鏈連接著前左搖杆15A的上端，前左搖杆15A的下端固定連接著相應 側機架上的前左短軸12;前左曲柄13A、前左連杆14A、前左搖杆15A和前 左行走足杆16A組成前左足單足行走機構；
前右曲柄13D的另一端分別鉸鏈連接著前右連杆14D的下端，前右連 杆14D的上端鉸鏈連接著前右行走足杆16D的上端，前右連杆14D的中部 鉸鏈連接著前右搖杆15D的上端，前右搖杆15D的下端固定連接著相應側 機架上的前右短軸2;前右曲柄13D、前右連杆14D、前右搖杆15D和前右 行走足杆16D組成前右足單足行走機構；
中左曲柄13B的另一端分別鉸鏈連接著中左連杆14B的下端，中左連 杆14B的上端鉸鏈連接著中左行走足杆16B的上端，中左連杆14B的中部 鉸鏈連接著中左搖杆15B的上端，中左搖杆15B的下端固定連接著相應側 機架上的中左短軸ll;中左曲柄13B、中左連杆14B、中左搖杆15B和中左 行走足杆16B組成中左足單足行走機構；
中右曲柄13E的另一端分別鉸鏈連接著中右連杆14E的下端，中右連 杆14E的上端鉸鏈連接著中右行走足杆16E的上端，中右連杆14E的中部 鉸鏈連接著中右搖杆15E的上端，中右搖杆15E的下端固定連接著相應側 機架上的中右短軸4;中右曲柄13E、中右連杆14E、中右搖杆15E和中右 行走足杆16E組成中右足單足行走機構；
後左曲柄13C的另一端分別鉸鏈連接著後左連杆14C的下端，後左連 杆14C的上端鉸鏈連接著後左行走足杆16C的上端，後左連杆14C的中部 鉸鏈連接著後左搖杆15C的上端，後左搖杆15C的下端固定連接著相應側 機架上的後左短軸9;後左曲柄13C、後左連杆14C、後左搖杆15C和後左 行走足杆16C組成後左足單足行走機構；
後右曲柄13F的另一端分別鉸鏈連接著後右連杆14F的下端，後右連 杆14F的上端鉸鏈連接著後右行走足杆16F的上端，後右連杆14F的中部 鉸鏈連接著後右搖杆15F的上端，後右搖杆15F的下端固定連接著相應側
6機架上的後右短軸7;後右曲柄13F、後右連杆14F、後右搖杆15F和後右 行走足杆16F組成後右足單足行走機構。
三根傳動軸中其中之一 連接著電動機輸出軸。
每根搖杆長度為連杆長度的二分之一，
搖杆長度短軸與相鄰傳動軸之間的間距曲柄長度=1: 0.78:0.35。 左前足、左後足和右中足為一組同步行走足，該組中的前左曲柄13A、 後左曲柄13C和中右曲柄13E相互平行；右前足、右後足和左中足為另一 組同步行走足，該另一組中的前右曲柄13D、後右曲柄13F和中左曲柄13B 相互平行；所述的兩組曲柄，即第一組前左曲柄13A、後左曲柄13C,中右 曲柄13E與第二組前右曲柄13D、後右曲柄13F、中左曲柄13B所對應的空 間向量之間的夾角恆為180度。
該六足行走糹幾器人裝置行走原理如下
如果同為一組的左前足、左後足和右中足(即16A、 16C 、 16E)著地 停駐，則由低副運動可逆性原理，機架1必向前平移，又由於"將各主動 曲柄以前左曲柄13A、中右曲柄13E、後左曲柄13C為一組，以前右曲柄13D、 中左曲柄13B、後右曲柄13F為另一組，裝配時該兩組主動曲柄滿足同組 主動曲柄互相平4亍，不同組主動曲柄所對應的空間向量之間的夾角恆為180 度兩個條件"，同為一組的另外3足右前足、右後足和左中足(即16D、 16F、 16B)必處於"抬腿離地一一騰空運動行走一一降腿落地"運動狀態中。即 左前足、左後足和右中足(即16A、 16C 、 16E)著地時，機架1必向前平 移且右前足、右後足和左中足(即16D、 16F、 16B)也同時抬腿行走。反之， 如果右前足、右後足和左中足(16D、 16F、 16B)著地時，則機架l向前平 移且左前足、左後足和右中足(即16A、 16C 、 16E)也同時抬腿行走。這 樣可以看出，在該六足行走機器人裝置行走過程中，總有同一組的3足著 地(另一組的3足隨機架向前平移而抬腿行走)，又同一組的3足著地點不 共線而是呈三角形，保證了其重心的平穩。
權利要求1、一種六足行走機器人裝置，其特徵在於包括機架、三根傳動軸和曲柄搖杆機構，所述機架為矩形框架形，曲柄搖杆機構包括曲柄、連杆、搖杆和行走足杆；機架上平行設有前軸(3)、中間軸(5)和後軸(8)三根傳動軸，三根傳動軸的兩端分別伸至機架外，三根傳動軸的兩外伸端上分別固定連接著曲柄的一端；所述前軸(3)和中間軸(5)之間設有鏈傳動機構，所述中間軸(5)和後軸(8)之間設有鏈傳動機構；前軸(3)、中間軸(5)和後軸(8)三根傳動軸兩側前部的機架上分別平行設有一根短軸，短軸與相鄰傳動軸之間的間距相等；所述每根曲柄的另一端分別鉸鏈連接著連杆的下端，連杆的上端鉸鏈連接著行走足杆的上端，連杆的中部鉸鏈連接著搖杆的上端，搖杆的下端固定連接著相應側機架上的短軸；三根傳動軸中其中之一連接著電動機輸出軸。
2、 根據權利要求1所述的一種六足行走機器人裝置，其特徵在於 所述搖杆長度為連杆長度的二分之一 ，所述搖杆長度短軸與相鄰傳動軸之間的間距曲柄長度-l: 0. 78: 0. 35。
3、 根據權利要求1所述的一種六足行走機器人裝置，其特徵在於 機架一側前、後和才幾架另一側中部曲柄為一組，才幾架另一側前、後和機架一側中部曲柄為另一組，同一組曲柄相互平4亍，不同組曲柄所對應的 空間向量之間的夾角恆為180度。
專利摘要本實用新型涉及一種六足行走機器人裝置，解決了6足行走機器人步態規劃和多足協調問題。該裝置包括機架、三根傳動軸和曲柄搖杆機構，三根傳動軸平行設於機架上，其兩側前部的機架上分別平行設有一根短軸，三根傳動軸之間分別由兩副鏈傳動機構連接，三根傳動軸的兩外伸端分別連接著曲柄的一端；每根曲柄的另一端分別鉸鏈連接著連杆的下端，連杆的上端鉸鏈連接著行走足杆的上端，連杆的中部鉸鏈連接著搖杆的上端，搖杆的下端固定連接著相應側機架上的短軸；曲柄、連杆、搖杆和行走足杆組成曲柄搖杆機構，三根傳動軸中其中之一連接著電動機輸出軸。該行走機器人裝置具有重心平穩，僅需單電動機驅動，步態合理，設計製造成本低，可靠性高的優點。
文檔編號B62D57/02GK201291928SQ20082004164
公開日2009年8月19日 申請日期2008年8月28日 優先權日2008年8月28日
發明者彭翠雲, 李俊傑, 平 肖, 洪 高 申請人:安徽工程科技學院