基于连杆机构的半被动双足行走装置的制作方法

本实用新型涉及一种行走器械，具体的为一种基于连杆机构的半被动双足行走装置。

背景技术：

行走是仿人机器人研究的基础难题。目前，世界上大多数机器人均通过实时驱动以模仿人类行走形态，因此会导致机器人行走动作缓慢，且能耗超出人的十倍的缺点，这严重制约了机器人的续航、作业、载荷能力。

被动动态行走是研究双足（两条腿） 步行系统的一种方法，这个系统包括人类或其他双足动物，或你想制作或控制的双足步行机器人。被动动态行走是看待双足步行的一种方式。与其把它作为一个持续不断的努力保持平衡，不如把双足行走看做一个在足部接触变化的间歇干扰下的持续的被动跌倒，我们可以对它有一个更好的理解。然后可以将一串稳定持续的步子看做周期运动进行分析。

被动行走原理的提出为实现高效自然行走提供了一个可能的解决途径，被动行走系统是仅依靠重力来被动地转动机器人各关节，有许多优秀的基于被动动力学的双足行走机器人被设计出来, 包括荷兰Delft 大学的机器人Leo ；美国密歇根大学的机器人MABEL ；英国斯特灵大学的机器人Runbot 等。

现有的基于被动动力学的双足行走机器人虽然在一定程度上能够满足模仿人类行走的技术目的，但存在结构复杂、行走控制难度高的缺点。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于连杆机构的半被动双足行走装置，具有结构简单，行走控制简便的优点。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于连杆机构的半被动双足行走装置，包括髋部和腿部，所述髋部包括支撑平衡架，所述腿部包括两条行走腿，两条所述行走腿分别位于所述支撑平衡架的两侧，且两条所述行走腿与所述支撑平衡架之间分别设有连杆机构，两个所述连杆机构分别设置在所述支撑平衡架的两侧；

所述连杆机构包括长双铰连杆和短双铰连杆，所述长双铰连杆的长度长于所述短双铰连杆的长度，所述长双铰连杆分别与所述支撑平衡架和所述行走腿铰接连接，所述短双铰连杆分别与所述支撑平衡架和所述行走腿铰接连接；

所述支撑平衡架上设有用于驱动分别属于两个所述连杆机构的两根所述短双铰连杆同步转动的驱动机构。

进一步，所述连杆机构还包括固定连杆，所述固定连杆分别与对应的所述长双铰连杆和短双铰连杆铰接连接。

进一步，所述支撑平衡架上与其旋转配合设有转轴，分别属于两个所述连杆机构的两根所述短双铰连杆分别套装在所述转轴的两端并与所述转轴同步转动。

进一步，所述驱动机构包括固定安装在所述支撑平衡架上并与所述转轴传动连接的动力装置。

进一步，所述动力装置采用电机或小型内燃机或旋转气缸。

进一步，所述动力装置的输出轴与所述转轴之间设有传动装置。

进一步，所述传动装置采用带传动机构、链传动机构或齿轮传动机构。

进一步，所述支撑平衡架包括两块相互平行的支撑平衡板。

进一步，两条所述行走腿分别设置在两块所述支撑平衡板的两侧，且所述连杆机构设置在所述行走腿与对应的所述平衡支撑板之间。

进一步，还包括行走控制系统，所述行走控制系统包括：

主控装置，所述主控装置安装在所述支撑平衡架上，且所述主控装置内设有与所述动力装置电连接的动力装置驱动电路；

数据采集模块，所述数据采集模块安装在所述支撑平衡架上，且所述行走腿的底部设有压力传感器，所述行走腿与所述支撑平衡架之间设有俯仰角度传感器，所述动力装置上设有编码器，且所述数据采集模块采集所述压力传感器、俯仰角度传感器和编码器采集的数据并将数据传输至所述主控装置；

电源模块，所述电源模块安装在所述支撑平衡架上，且所述电源模块与所述主控装置电连接；

所述主控装置接收来自所述数据采集模块的采集数据并向所述动力装置驱动电路发出控制指令。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型基于连杆机构的半被动双足行走装置，通过在行走腿和支撑平衡架之间设置连杆机构，行走腿、长双铰连杆、短双铰连杆和支撑平衡架之间构成一个四连杆机构，利用驱动机构驱动双铰连杆转动，可驱动行走腿在一定角度范围内转动，进而实现行走的目的，综上可知，本实用新型基于连杆机构的半被动双足行走装置具有结构简单，行走控制简便的优点。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型基于连杆机构的半被动双足行走装置实施例的结构示意图；

图2为本实施例基于连杆机构的半被动双足行走装置的立体图；

图3为本实施例基于连杆机构的半被动双足行走装置与图2相对的另一侧的立体图；

图4为驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，为本实用新型基于连杆机构的半被动双足行走装置实施例的结构示意图。本实施例基于连杆机构的半被动双足行走装置，包括髋部和腿部，髋部包括支撑平衡架1，腿部包括两条行走腿2，两条行走腿2分别位于支撑平衡架1的两侧，且两条行走腿2与支撑平衡架1之间分别设有连杆机构，两个连杆机构分别设置在支撑平衡架1的两侧。本实施例的连杆机构包括长双铰连杆3和短双铰连杆4，长双铰连杆3的长度长于短双铰连杆4的长度，长双铰连杆3分别与支撑平衡架1和行走腿2铰接连接，短双铰连杆4分别与支撑平衡架1和行走腿2铰接连接。支撑平衡架1上设有用于驱动分别属于两个连杆机构的两根短双铰连杆4同步转动的驱动机构。本实施例的连杆机构还包括固定连杆5，固定连杆5分别与对应的长双铰连杆3和短双铰连杆4铰接连接。

本实施例的支撑平衡架1包括两块相互平行的支撑平衡板6，两条行走腿2分别设置在两块支撑平衡板6的两侧，且连杆机构设置在行走腿2与对应的平衡支撑板6之间。

进一步，支撑平衡架1上与其旋转配合设有转轴7，分别属于两个连杆机构的两根短双铰连杆4分别套装在转轴7的两端并与转轴7同步转动。本实施例的转轴7旋转配合设置在两块支撑平衡板6之间。驱动机构包括固定安装在支撑平衡架1上并与转轴7传动连接的动力装置，本实施例的动力装置采用电机8，当然，动力装置还可采用小型内燃机、旋转气缸等，不再累述。

进一步，动力装置的输出轴与转轴7之间设有传动装置12，传动装置12采用带传动机构、链传动机构或齿轮传动机构，本实施例的传动装置12采用带传动机构。

进一步，本实施例基于连杆机构的半被动双足行走装置还包括行走控制系统，行走控制系统包括：主控装置9，主控装置9安装在支撑平衡架1上，且主控装置9内设有与动力装置电连接的动力装置驱动电路；数据采集模块10，数据采集模块10安装在支撑平衡架1上，且行走腿2的底部设有压力传感器，行走腿2与支撑平衡架1之间设有俯仰角度传感器，动力装置上设有编码器，且数据采集模块10采集压力传感器、俯仰角度传感器和编码器采集的数据并将数据传输至主控装置9；电源模块11，电源模块11安装在支撑平衡架1上，且电源模块11与主控装置9电连接。主控装置9接收来自数据采集模块10的采集数据并向动力装置驱动电路发出控制指令。

本实施例基于连杆机构的半被动双足行走装置，通过在行走腿和支撑平衡架之间设置连杆机构，行走腿、长双铰连杆、短双铰连杆和支撑平衡架之间构成一个四连杆机构，利用驱动机构驱动双铰连杆转动，可驱动行走腿在一定角度范围内转动，进而实现行走的目的，综上可知，本实施例基于连杆机构的半被动双足行走装置具有结构简单，行走控制简便的优点。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。