可變步態機器人的制作方法

本發明涉及機器人領域，具體是一種可變步態機器人。

背景技術：

目前四足機器人足端領域多為帶有關節的開環腿部，如申請號為cn201110303670.7的專利所公開的一種四足機器人腿部機構，采用電機、鉸鏈和彈簧仿生四足動物的腿部關節，其腿部機構模仿哺乳動物的身形比例，機器人整體腿部的運動由電機驅動和彈簧調整，采用開環控制，自由度大于1，所以這種機器人的控制方案特別復雜，且腿部的彈簧加大了實際控制的復雜性，對于機器人整體的平衡和運動方案有很大的挑戰，同時起開環控制相對于閉環控制具有不穩定性，不利于機器人奔跑，速度具有局限性。

為解決以上問題，需要一種可變步態機器人，該機器人的腿部行走機構為閉環結構，便于控制，另外，本機器人的行走機構為可變步態機構，可以實現在路況較好時高速奔跑，路況不好時進行越障，同時能夠通過足底有效減震，避免機身收到沖擊。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的是克服現有技術中的缺陷，提供一種可變步態機器人，該機器人的腿部行走機構為閉環結構，便于控制，另外，本機器人的行走機構為可變步態機構，可以實現在路況較好時高速奔跑，路況不好時進行越障，同時能夠通過足底有效減震，避免機身收到沖擊。

本發明的可變步態機器人，包括機身和設置于所述機身可變步態行走機構；所述可變步態行走機構包括用于與地面接觸的足端、用于帶動所述足端沿前進方向往復擺動實現行走的曲柄搖桿機構以及調整所述曲柄搖桿機構的機架桿與機身相對位置的步態調整機構；

進一步，所述步態調整機構包括曲柄滑塊機構；所述曲柄搖桿機構的機架桿鉸接于所述機身并作為所述曲柄滑塊機構的曲柄；

進一步，所述步態調整機構還包括用于驅動所述曲柄滑塊機構的滑塊沿機身往復運動的絲桿螺母副，所述絲桿可轉動設置于機身，所述螺母與曲柄滑塊機構的滑塊相互固定；

進一步，所述足端通過連接桿固定連接于曲柄搖桿機構的連桿上；

進一步，所述曲柄滑塊機構的滑塊包括滑槽塊和固定于所述滑槽塊的軸承座；所述軸承座通過軸承可轉動配合一鉸軸并通過該鉸軸與曲柄滑塊機構的連桿鉸接；所述滑槽塊底部設有滑槽并該滑槽與設置于所述機身上的滑道滑動配合；

進一步，所述足端為c形結構，且足端通過其外圓弧面與地面接觸；

進一步，所述可變步態行走機構還包括設置于所述機身用于驅動所述曲柄搖桿機構的曲柄旋轉的行走驅動電機，所述步態調整機構還包括用于驅動所述絲桿螺母副的絲桿旋轉的步態調節電機；

進一步，所述曲柄搖桿機構的曲柄、機架桿、連桿和搖桿之間的長度比例為5：13：15：15。

本發明的有益效果是：本發明的可變步態機器人，通過設置于機身的可變步態行走機構進行行走，可變步態行走機構包括作為腿部的曲柄搖桿機構和通過曲柄搖桿機構帶動沿前進方向往復移動實現行走，本發明中，曲柄搖桿機構的曲柄、連桿、搖桿、機架桿依次首尾鉸接，機架桿以可調節位置的方式與機身固定，曲柄和機架之間鉸接端連接于機器人機身，行走時，曲柄繞該鉸接端旋轉，使連桿和搖桿在平面內擺動，足端連接于連桿，并通過連桿帶動其沿前進方向往復移動，由于曲柄搖桿機構為閉環結構，其自由度為1，在控制方面實現閉環控制，穩定性較高；另一方面，由于曲柄搖桿機構的機架桿可以通過步態調整機構調整其與機身的相對位置，當機架桿的位置改變后，連桿和搖桿的擺動軌跡和行程將會隨之變化，從而實現行走機構行走步態在越障和高速奔跑形態下切換。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明的可變步態行走機構的結構示意圖；

圖3位本發明的可變步態行走機構的機構示意簡圖。

具體實施方式

圖1為本發明的整體結構示意圖。如圖所示，本實施例中的可變步態機器人，包括機身2和設置于所述機身2可變步態行走機構；所述可變步態行走機構包括用于與地面接觸的足端4、用于帶動所述足端4沿前進方向往復擺動實現行走的曲柄搖桿機構5以及調整所述曲柄搖桿機構5的機架桿6與機身2相位位置的步態調整機構；本實施例的可變步態機器人，通過設置于機身2的可變步態行走機構進行行走，可變步態行走機構包括作為腿部的曲柄搖桿機構5和通過曲柄搖桿機構5帶動沿前進方向往復移動實現行走，本發明中，曲柄搖桿機構5的曲柄7、連桿8、搖桿12、機架桿6依次首尾鉸接，機架桿6以可調節位置的方式與機身2固定，曲柄7和機架之間鉸接端連接于機器人機身2，行走時，曲柄7繞該鉸接端旋轉，使連桿8和搖桿12在平面內擺動，足端4連接于連桿8，并通過連桿8帶動其沿前進方向往復移動，由于曲柄搖桿機構5為閉環結構，其自由度為1，在控制方面實現閉環控制，穩定性較高；另一方面，由于曲柄搖桿機構5的機架桿6可以通過步態調整機構調整其與機身2的相對位置，當機架桿6的位置改變后，連桿8和搖桿12的擺動軌跡和行程將會隨之變化，從而實現行走機構行走步態在越障和高速奔跑形態下切換。

本實施例中，所述步態調整機構包括曲柄滑塊機構3；所述曲柄搖桿機構5的機架桿6鉸接于所述機身2并作為所述曲柄滑塊機構3的曲柄，曲柄滑塊機構3的連桿9鉸接于曲柄搖桿機構5的機架桿6中部，通過滑塊的移動可以帶動曲柄搖桿機構5的機架桿6相對于機身2轉動，實現行走機構步態的調整，當調整完畢后，滑塊應與機身2保持固定，從而使機架桿6與機身2相對固定。

本實施例中，所述步態調整機構還包括用于驅動所述曲柄滑塊機構3的滑塊沿機身2往復運動的絲桿螺母副10，所述絲桿可轉動設置于機身2，所述螺母與曲柄滑塊機構3的滑塊相互固定，絲桿旋轉時，絲桿螺母副10進行螺旋傳動，將旋轉運動轉化為滑塊的往復直線運動，當絲桿不轉動時，滑塊的位置將被鎖定。

本實施例中，所述足端4通過連接桿1固定連接于曲柄搖桿機構5的連桿8上，連接桿1的連接面分別在空間上保持垂直，其中連接桿1與連桿8的連接位置距曲柄7與連桿8鉸接中心為1/3個連桿8的距離，二者之間采用3顆螺釘固定，連接桿1與足端4相連的部分，也采用三顆螺釘固定連接。

本實施例中，所述曲柄滑塊機構3的滑塊包括滑槽塊和固定于所述滑槽塊的軸承座11；所述軸承座11通過軸承可轉動配合一鉸軸并通過該鉸軸與曲柄滑塊機構3的連桿9鉸接；所述滑槽塊底部設有滑槽并該滑槽與設置于所述機身2上的滑道滑動配合；本實施例的所述的滑塊由軸承座11和下面貼于機身2的滑槽塊組成，所述滑槽塊中間開有槽，該槽貼于機身2的底板上，可以在機身2上直線位移，位移的動力由絲桿螺母提供，滑槽塊與絲桿螺母上的螺母通過限位槽連接和限位，可以限制絲桿螺母副10的螺母的左、右和上三個方位。滑槽塊和軸承座11通過滑槽塊上的淺槽以及螺釘、螺母連接固定，軸承座11中的鉸軸鉸接曲柄滑塊機構3的連桿9。

本實施例中，所述足端4為c形結構，且足端4通過其外圓弧面與地面接觸；c形結構的足端4具有減震功能，行走時，其外圓與地面接觸，行走過程更加平緩。

本實施例中，所述可變步態行走機構還包括設置于所述機身2用于驅動所述曲柄搖桿機構5的曲柄7旋轉的行走驅動電機，所述步態調整機構還包括用于驅動所述絲桿螺母副10的絲桿旋轉的步態調節電機。

本實施例中，所述曲柄搖桿機構5的曲柄7、機架桿6、連桿8和搖桿12之間的長度比例為5：13：15：15；當機架桿在初始狀態(即曲柄搖桿機構的連桿8呈水平狀態)與水平方向呈60°時，行走機構處于高速奔跑狀態，當機架桿在初始狀態與水平方向呈90°或30°時，行走機構處于越障狀態。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。