专利名称：一种两足移动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种两足移动机构，特别涉及一种两足步行移动机构，该机构可实现多种姿态变化及探测功能。
背景技术：
目前，将空间并联机构应用于移动机器人领域的现象较为普遍。其优点是并联移动机构在满足一定变形条件的同时又具有较大刚度以及良好的承载能力，可用于完成一些运输及野外探测等任务。相对于轮式及履带式机器人来说，并联移动机构虽然在移动速度方面略显不足，但其优越的变形及越障能力，使其可以适应复杂的地形条件。并且，大多数并联机构均具有多自由度的操作平台，在其上适当加装执行器件(摄像头、机械手等)可实现探测及操作功能。
发明内容
本发明涉及一种两足移动机构，将并联机构引入移动机器人领域，解决了传统步行机器人自身变形能力差、承载能力不够强等问题。本发明的技术方案:一种两足移动机构，其特征在于，该机构包括:一个十字型平台，一个H型平台，两个含推杆的支链，一个含推杆及齿轮的支链，一个含推杆及电机的支链，四个曲轴。十字型平台与H型平台平行布置，各支链中的销轴套筒分别与两平台的曲轴构成转动副，同时销轴套筒的销轴分别与推杆接头和挡板二者上面的孔相互配合构成转动副，以上两转动副轴线相互垂直，从而组成万向节，因此共形成八个万向节。所述H型平台上设有电机，此外另有一电机垂直布置于一个支链的轴套销轴上，且各推杆内均设有电机。通过上述步骤完成该机构的组装，该机构共有五个自由度。可实现上下平台沿纵向交替行进，离地平台的横向移动，垂直升降以及绕横向或纵向转动。本发明的有益效果:本发明有两个电机及四个推杆进行驱动，共有五个自由度，离地平台的横向或纵向移动，垂直升降以及绕横向或纵向的转动，因此具有很强的变形能力。并且该机构可实现上下平台交替行进，可在相对较小的空间内行走，有一定的越障能力，可完成野外侦查及外星探测等任务。
:图1为本发明结构示意图；图2为本发明十字型平台示意图；图3为本发明H型平台示意图；图4a为本发明H型平台装配示意图；图4b为本发明H型平台结构示意图5a为本发明支链C装配示意图；图5b为本发明支链C结构示意图；图6a为本发明支链D装配示意图；图6b为本发明支链D结构示意图；图7a为本发明支链E装配示意图；图7b为本发明支链E结构示意图；图8a为本发明支链F装配示意图；图8b为本发明支链F结构示意图；图9a为本发明曲轴I示意图；图9b为本发明曲轴2示意图；图9c为本发明曲轴3示意图；图9d为本发明曲轴4示意图；图10为本发明左侧支链结构示意图；图11为本发明右侧支链结构示意图；图12a为本发明直立状态示意图；图12b为本发明沿纵向移动示意图；图13a为本发明向左横向移动示意图；图13b为本发明向右横向移动示意图；图14为本发明垂直上升示意图；图15为本发明绕横向转动示意图；图16为本发明绕纵向转动示意具体实施方案结合附图对本发明作进一步说明。一种两足移动机构，如图1所示，该机构包括:一个十字型平台(A)、一个H型平台(B)、两个含推杆的支链(D、E)、一个含推杆及齿轮(C-5)的支链(C)、一个含推杆及电机(F-4)的支链(F)、四个曲轴(1、2、3、4)；十字型平台(A)，如图2所示，H型平台(B)，如图3所示，以上两平台两侧均对称布置，且前后相互嵌入；如此，既可使其质心位于该机构中心，又可实现向前步行；H型平台(B)，如图3所示，由H型车体(B-1)、齿轮(B-2)、角铝(B-3)及电机(B-4)共同组成；所述角铝(B-3)通过螺钉与H型车体(B-1)固定，电机(B-4)通过螺钉与角铝(B-3)固连，其中电机轴为D型轴；齿轮(B-2)与电机轴采用过盈配合，且齿轮含D型孔，与电机轴构成可靠地周向固定，轴向固定则通过电机轴与齿轮D型孔的过盈配合实现；支链(C)，如图5a、5b所示，由推杆接头(C-1)、销轴套筒(C-2)、挡板(C-3)、推杆(C-4)、齿轮(C-5 )、挡板(C-6 )、销轴套筒(C-7 )及推杆接头(C-8 )共同组成；所述销轴套筒(C-2、C-7)中的销轴与孔垂直布置；推杆接头(C-1)与挡板(C-3)通过螺钉连接，销轴套筒(C-2)的销轴分别与推杆接头(C-1)和挡板(C-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副；推杆接头(C-1)与推杆(c-4)远离电机一端焊接在一起,推杆(C-4)带电机一端与推杆接头(C-8)同样采用焊接进行固连；推杆接头(C-8)与挡板(C-6)通过螺钉连接，销轴套筒(C-7)的销轴分别与推杆接头(C-8)和挡板(C-6)二者上面的孔相互配合构成转动副；齿轮(C-5)与销轴套筒(C-7 )通过方孔周向固定，且通过过盈配合实现轴向固定；支链(D)，如图6a、6b所示，由推杆接头(D_l)、销轴套筒(D_2)、挡板(D_3)、推杆(D-4)、挡板(D-5)、销轴套筒(D-6)及推杆接头(D-7)共同组成；所述推杆接头(D-1)与挡板(D-3 )通过螺钉连接，销轴套筒(D-2 )的销轴分别与推杆接头(D-1)和挡板(D-3 ) 二者上面的孔相互配合构成转动副；推杆接头(D-1)与推杆(D-4)远离电机一端焊接在一起，推杆(D-4)带电机一端与推杆接头(D-7)同样采用焊接进行固连；推杆接头(D-7)与挡板(D-5)通过螺钉连接，销轴套筒(D-6)的销轴分别与推杆接头(D-7)和挡板(D-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副；支链(E)，如图7a、7b所示，其部件及配合关系与支链(D)完全相同；支链(F)，如图8a、8b所示，由挡板(F_l )、销轴套筒(F_2)、推杆接头(F_3)、电机(F-4)、挡板(F-5)、销轴套筒(F-6)、推杆接头(F-7)及推杆(F-8)共同组成；所述电机(F-4)与推杆接头(F-3)通过螺钉连接，电机(F-4)输出轴为D型轴，销轴套筒(F-2)中的销轴中心设置D型孔，输出轴与销轴通过D型孔连接；推杆接头(F-3)与挡板(F-1)通过螺钉连接，销轴套筒(F-2)的销轴分别与推杆接头(F-3)和挡板(F-1) 二者上面的孔相互配合构成转动副；推杆接头(F-3)与推杆(F-8)带电机一端焊接在一起,推杆(F-8)远离电机一端与推杆接头(F-7)同样采用焊接进行固连；推杆接头(F-7)与挡板(F-5)通过螺钉连接，销轴套筒(F-6)的销轴分别与推杆接头(F-7)和挡板(F-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副；各曲轴(1、2、3、4)与各支链(C、D、E、F)的装配关系如下；曲轴(1)，如图9a所示，短端与支链D的销轴套筒(D_2)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(I)的长端与支链C的销轴套筒(C-2)的孔配合构成转动副，且通过左侧卡簧以及与右侧十字型平台(A)的侧面接触共同完成轴向固定；曲轴(2)，如图9b所示，短端与支链E的销轴套筒(E-2)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(2)的长端与支链F的销轴套筒(F-6)的孔配合构成转动副，且通过右侧卡簧以及与左侧十字型平台(A)的侧面接触共同完成轴向固定；曲轴(3)，如图9c所示，短端与支链E的销轴套筒(E-6)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(3)的长端与支链F的销轴套筒(F-2)的孔配合构成转动副，且通过右侧卡簧以及与左侧H型平台(B)的侧面接触共同完成轴向固定；曲轴(4)，如图9d所示，短端与支链D的销轴套筒(D-6)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(4)的长端与支链C的销轴套筒(C-7)的孔配合构成转动副，且通过左侧卡簧以及与右侧H型平台(B)的侧面接触共同完成轴向固定；由此，支链(C)中的销轴套筒(C-2)与曲轴(I)的长端构成转动副，同时销轴套筒(C-2)的销轴分别与推杆接头(C-1)和挡板(C-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(C)中的销轴套筒(C-7)与曲轴(4)的长端构成转动副，同时销轴套筒(C-7)的销轴分别与推杆接头(C-8)和挡板(C-6) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节;支链(F)中的销轴套筒(F-6)与曲轴(2)的长端构成转动副，同时销轴套筒(F-6)的销轴分别与推杆接头(F-7)和挡板(F-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(F)中的销轴套筒(F-2)与曲轴(3)的长端构成转动副，同时销轴套筒(F-2 )的销轴分别与推杆接头(F-1)和挡板(F-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(D)中的销轴套筒(D-2)与曲轴(I)的短端构成转动副，同时销轴套筒(D-2)的销轴分别与推杆接头(D-1)和挡板(D-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(D)中的销轴套筒(D-6)与曲轴(4)的短端构成转动副，同时销轴套筒(D-6)的销轴分别与推杆接头(D-7)和挡板(D-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(E)中的销轴套筒(E-2)与曲轴(2)的短端构成转动副，同时销轴套筒(E_2)的销轴分别与推杆接头(E-1)和挡板(E-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(E)中的销轴套筒(E-6)与曲轴(3)的短端构成转动副，同时销轴套筒(E-6)的销轴分别与推杆接头(E-7)和挡板(E-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；由此，该机构共具有八个万向节；曲轴(1、2、3、4)与平台(A、B)的装配关系如下；如图10所示，曲轴(I)的长端与十字型平台(A)左端的孔(A-a)配合，其中十字型平台(A)上的孔(A-a)为通孔，通过销轴与十字型平台(A)上的孔(A-b)和曲轴(I)上的孔(1-a)配合对曲轴(I)进行周向固定；曲轴(4)的长端与H型平台(B)左端的孔(B-1-a)配合，其中H型平台(B)上的孔(B-1-a)为通孔，通过销轴与H型平台(B)上的孔和曲轴(4)上的孔(4-d)配合对曲轴(4)进行周向固定，同时，要保证齿轮(B-2)与齿轮(C-5)的正常啮合；如图11所示，曲轴(2)的长端与十字型平台(A)右端的孔(A-c)配合，通过销轴与十字型平台(A)上的孔(A-c)和曲轴(2)上的孔(2-b)配合对曲轴(2)进行周向固定；曲轴(3)的长端与H型平台(B)右端的孔(B-1-a)配合，通过销轴与H型平台(B)上的孔(B-1-b)和曲轴(3)上的孔(3-c)配合对曲轴(3)进行周向固定；十字型平台(A)与H型平台(B)平行布置，与支链(C、D、E、F)通过八个万向节连接；所述H型平台上设有电机(B-4)，且各推杆(C-4、D-4、E-4、F-8)内均设有电机，电机(F-4)固定于支链(F)的推杆接头(F-3)上，其输出轴与支链(F)上的销轴套筒(F-2)相连。如图12a所示,为本发明直立状态示意图,在其他驱动力保持不动时，电机(B-4)可带动离地平台沿纵向前进或后退，如图12b所示。在电机(F-4)的带动下，且其他驱动力保持不动时，电机(F-4 )可带动离地平台向左横向移动，如图13a所示，或向右横向移动，如图13b所示。各支链(C、D、E、F)推杆(C-4、D-4、E-4、F-8)的带动下，离地平台可实现垂直上升或下降，如图14所示，绕横向转动，如图15所示，以及绕纵向转动，如图16所示。
权利要求
1.一种两足移动机构，其特征在于，该机构包括:一个十字型平台(A)、一个H型平台(B)、两个含推杆的支链(D、E)、一个含推杆及齿轮(C-5)的支链(C)、一个含推杆及电机(F-4)的支链(F)、四个曲轴(1、2、3、4)； 十字型平台(A)与H型平台(B)两侧均对称布置，且前后相互嵌入；如此，既可使其质心位于该机构中心，又可实现向前步行； H型平台(B)，由H型车体(B-1)、齿轮(B-2)、角铝(B-3)及电机(B-4)共同组成；所述角铝(B-3)通过螺钉与H型车体(B-1)固定，电机(B-4)通过螺钉与角铝(B-3)固连，其中电机轴为D型轴；齿轮(B-2)与电机轴采用过盈配合，且齿轮含D型孔，与电机轴构成可靠地周向固定，轴向固定则通过电机轴与齿轮D型孔的过盈配合实现； 支链(C)由推杆接头(C-1)、销轴套筒(C-2)、挡板(C-3)、推杆(C-4)、齿轮(C-5)、挡板(C-6)、销轴套筒(C-7)及推杆接头(C-8)共同组成；所述销轴套筒(C-2、C-7)中的销轴与孔垂直布置；推杆接头(C-1)与挡板(C-3)通过螺钉连接，销轴套筒(C-2)的销轴分别与推杆接头(C-1)和挡板(C-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副；推杆接头(C-1)与推杆(C-4 )远离电机一端焊接在一起,推杆(C-4 )带电机一端与推杆接头(C-8 )同样采用焊接进行固连；推杆接头(C-8)与挡板(C-6)通过螺钉连接，销轴套筒(C-7)的销轴分别与推杆接头(C-8 )和挡板(C-6 ) 二者上面的孔相互配合构成转动副；齿轮(C-5 )与销轴套筒(C-7 )通过方孔周向固定，且通过过盈配合实现轴向固定； 支链(D)由推杆接头(D-1)、销轴套筒(D-2 )、挡板(D-3 )、推杆(D-4)、挡板(D-5 )、销轴套筒(D-6)及推杆接头(D-7)共同组成；所述推杆接头(D-1)与挡板(D-3)通过螺钉连接，销轴套筒(D-2)的销轴分别与推杆接头(D-1)和挡板(D-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副；推杆接头(D-1)与推杆(D-4)远离电机一端焊接在一起,推杆(D-4)带电机一端与推杆接头(D-7)同样采用焊接进行固连；推杆接头(D-7)与挡板(D-5)通过螺钉连接，销轴套筒(D-6)的销轴分别与推杆接头(D-7)和挡板(D-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副；支链(E)的部件及配合关系 与支链(D)完全相同； 支链(F)由挡板(F-1)、销轴套筒(F-2)、推杆接头(F-3)、电机(F-4)、挡板(F-5)、销轴套筒(F-6 )、推杆接头(F-7 )及推杆(F-8 )共同组成；所述电机(F-4 )与推杆接头(F-3 )通过螺钉连接，电机(F-4)输出轴为D型轴，销轴套筒(F-2)中的销轴中心设置D型孔，输出轴与销轴通过D型孔连接；推杆接头(F-3)与挡板(F-1)通过螺钉连接，销轴套筒(F-2)的销轴分别与推杆接头(F-3)和挡板(F-1)二者上面的孔相互配合构成转动副；推杆接头(F-3)与推杆(F-8)带电机一端焊接在一起,推杆(F-8)远离电机一端与推杆接头(F-7 )同样采用焊接进行固连；推杆接头(F-7)与挡板(F-5)通过螺钉连接，销轴套筒(F-6)的销轴分别与推杆接头(F-7)和挡板(F-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副； 各曲轴(1、2、3、4)与各支链(C、D、E、F)的装配关系如下； 曲轴(I)的短端与支链D的销轴套筒(D-2)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(I)的长端与支链C的销轴套筒(C-2)的孔配合构成转动副，且通过左侧卡簧以及与右侧十字型平台(A)的侧面接触共同完成轴向固定； 曲轴(2)的短端与支链E的销轴套筒(E-2)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(2)的长端与支链F的销轴套筒(F-6)的孔配合构成转动副，且通过右侧卡簧以及与左侧十字型平台(A)的侧面接触共同完成轴向固定；曲轴(3)的短端与支链E的销轴套筒(E-6)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(3)的长端与支链F的销轴套筒(F-2)的孔配合构成转动副，且通过右侧卡簧以及与左侧H型平台(B)的侧面接触共同完成轴向固定； 曲轴(4)的短端与支链D的销轴套筒(D-6)的孔配合构成转动副，且通过卡簧实现轴向固定；曲轴(4)的长端与支链C的销轴套筒(C-7)的孔配合构成转动副，且通过左侧卡簧以及与右侧H型平台(B)的侧面接触共同完成轴向固定； 由此，支链(C)中的销轴套筒(C-2)与曲轴(I)的长端构成转动副，同时销轴套筒(C-2)的销轴分别与推杆接头(C-1)和挡板(C-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(C)中的销轴套筒(C-7)与曲轴(4)的长端构成转动副，同时销轴套筒(C-7)的销轴分别与推杆接头(C-8)和挡板(C-6 ) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(F)中的销轴套筒(F-6)与曲轴(2)的长端构成转动副，同时销轴套筒(F-6)的销轴分别与推杆接头(F-7)和挡板(F-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(F)中的销轴套筒(F-2)与曲轴(3)的长端构成转动副，同时销轴套筒(F-2)的销轴分别与推杆接头(F-1)和挡板(F-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节； 支链(D)中的销轴套筒(D-2)与曲轴(I)的短端构成转动副，同时销轴套筒(D-2)的销轴分别与推杆接头(D-1)和挡板(D-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(D)中的销轴套筒(D-6)与曲轴(4)的短端构成转动副，同时销轴套筒(D-6 )的销轴分别与推杆接头(D-7 )和挡板(D-5 ) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节； 支链(E)中的销轴套筒(E-2)与曲轴(2)的短端构成转动副，同时销轴套筒(E-2)的销轴分别与推杆接头(E-1)和挡板(E-3) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节；支链(E)中的销轴套筒(E-6)与曲轴(3)的短端构成转动副，同时销轴套筒(E-6)的销轴分别与推杆接头(E-7)和挡板(E-5) 二者上面的孔相互配合构成转动副，以上所述的两转动副轴线相互垂直，从而组成一个万向节； 由此，该机构共具有八个万向节； 曲轴(1、2、3、4)与平台(A、B)的装配关系如下； 曲轴(I)的长端与十字型平台(A)左端的孔(A-a)配合，其中十字型平台(A)上的孔(A-a)为通孔，通过销轴与十字型平台(A)上的孔(A-b)和曲轴(I)上的孔(1-a)配合对曲轴(I)进行周向固定；曲轴(4)的长端与H型平台(B)左端的孔(B-1-a)配合，其中H型平台(B)上的孔(B-1-a)为通孔，通过销轴与H型平台(B)上的孔和曲轴(4)上的孔(4-d)配合对曲轴(4)进行周向固定，同时，要保证齿轮(B-2)与齿轮(C-5)的正常啮合；曲轴(2)的长端与十字型平台(A)右端的孔(A-c)配合，通过销轴与十字型平台(A)上的孔(A-c)和曲轴(2)上的孔(2-b)配合对曲轴(2)进行周向固定；曲轴(3)的长端与H型平台(B)右端的孔(B-1-a)配合，通过销轴与H型平台(B)上的孔(B_l_b)和曲轴(3)上的孔(3-c)配合对曲轴(3)进行周向固定； 十字型平台(A)与H型平台(B)平行布置，与支链(C、D、E、F)通过八个万向节连接；所述!1型平台上设有电机(8-4)，且各推杆((:-4、0-43-4、？-8)内均设有电机，电机(F-4)固定于支链(F)的推杆接头 (F-3)上，其输出轴与支链(F)上的销轴套筒(F-2)相连。
全文摘要
一种两足移动机构包括一个十字型平台(A)、一个H型平台(B)、两个含推杆的支链(D、E)、一个含推杆及齿轮(C-5)的支链(C)、一个含推杆及电机(F-4)的支链(F), 四个曲轴(1、2、3、4)。十字型平台(A)与H型平台(B)平行布置，各支链端部与平台采用万向节连接，因此该机构共有八个万向节。所述H型平台(B)设有电机(B-4)，在其带动下，该机构可实现上下平台沿纵向交替行进。电机(F-4)布置垂直布置于支链(F)上，可使机构实现横向移动。各推杆内均设有电机，可使离地平台垂直升降以及绕横向或纵向转动。
文档编号B62D57/032GK103204192SQ201310088080
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者姚燕安, 苗志怀, 荀致远 申请人:北京交通大学