一种全方位多关节仿生爬行机器人的制作方法

本发明属于机器人领域，具体涉及一种全方位多关节仿生爬行机器人。

背景技术：

近年来，随着科学技术的发展，机器人的发展也非常的迅速，应用也非常的广泛。仿生爬行机器人作为机器人发展应用的一个学科，是机器人领域研究的热点之一，也越来越受到人们的重视，发展也越来越快。

但是，现有技术中的爬行机器人大都受爬行单元的影响，会存在爬行机器人的左右摆动或者躯体转动不够灵活等问题，也可能无法满足某些使用要求，在满足使用要求的基础上会难免增加仿生爬行机器人的复杂化程度，从而使得仿生爬行机器人的生产成本增加。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种全方位多关节仿生爬行机器人。

本发明提供了一种全方位多关节仿生爬行机器人，具有这样的特征，包括：m个依次连接的爬行单元，m≥2，其中，爬行单元包括支架、侧摆液压缸铰支座、大腿液压缸铰支座、髋关节铰支座、十字铰座、腿部机构及液压驱动机构，侧摆液压缸铰支座、大腿液压缸铰支座、髋关节铰支座设置在支架上，十字铰座设置在大腿液压缸铰支座的近旁，腿部机构设置在支架的两侧，包括依次连接的髋关节、大腿关节、小腿关节和球形脚，髋关节、大腿关节和小腿关节依次连接形成转动摆动副，液压驱动机构用于驱动腿部机构摆动，包括大腿液压缸、髋关节液压缸和小腿液压缸，大腿液压缸通过十字铰座连接于大腿液压缸铰支座上，髋关节液压缸连接于侧摆液压缸铰支座和髋关节铰支座，小腿液压缸连接在小腿关节上，支架前端设有转动铰座，后端设有关节移动轴，第1个至第m-1个爬行单元的支架后端还设有与关节移动轴通过转动销连接的连接件转动轴，第2个至第m个爬行单元的支架前端还设有与转动铰座通过摆动销连接的连接件摆动通轴，连接件转动轴与连接件摆动通轴相互连接组成十字铰连接构件，使得相邻的爬行单元可转动地连接在一起。

本发明提供的一种全方位多关节仿生爬行机器人，还包括：减震弹簧，设于小腿关节与球形脚之间。

本发明提供的一种全方位多关节仿生爬行机器人，还包括：控制单元，控制大腿液压缸、髋关节液压缸和小腿液压缸的伸缩量，从而控制腿部机构的摆动幅度。

在本发明提供的全方位多关节仿生爬行机器人中，还可以具有这样的特征：其中，m＝6。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的全方位多关节仿生爬行机器人，因为具有多个爬行单元，每个爬行单元通过十字铰连接构件相连接，所以每个关节之间左右摆动灵活，上下转动自由；每个躯体关节设置有两个腿部机构，该腿部机构通过液压系统控制，稳定性能好。控制单元能够对液压驱动机构分别进行控制，使得能够对分别对腿部机构进行驱动，让行走步态协调从而使爬行机器人的行走精度更高。因此，本发明的全方位多关节仿生爬行机器人结构简单，稳定性好，精度高，可以进行全方位爬行，避免爬行机器人出现侧翻，爬坡困难等问题；可适用恶劣的环境和复杂地形。

附图说明

图1是本发明的实施例中的整体结构示意图；

图2是本发明多的实施例中的整体结构俯视图；

图3是本发明的实施例中的爬行单元结构示意图；

图4是本发明的实施例中的躯体关节结构示意图；

图5是本发明的实施例中的腿部机构结构示意图；

图6是本发明的实施例中的髋关节结构示意图；

图7是本发明的实施例中的大腿关节结构示意图；

图8是本发明的实施例中的小腿关节结构示意图；

图9是本发明的实施例中的十字铰连接构件结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

实施例：

图1是本发明的实施例中的整体结构示意图，图2是本发明多的实施例中的整体结构俯视图。

如图1及图2所示，本实施例的一种全方位多关节仿生爬行机器人100，包括：m个依次连接的爬行单元1(m≥2)和控制单元(图中未示出)，本实施例中的m＝6。

图3是本发明的实施例中的爬行单元结构示意图。

如图3所示，爬行单元1包括支架2、侧摆液压缸铰支座3、大腿液压缸铰支座4、髋关节铰支座5、十字铰座6、腿部机构7及液压驱动机构。

图4是本发明的实施例中的躯体关节结构示意图。

如图4所示，侧摆液压缸铰支座3、大腿液压缸铰支座4、髋关节铰支座5连接在支架2上构成了爬行单元1的躯体，十字铰座6设置在大腿液压缸铰支座4的近旁。

图5是本发明的实施例中的腿部机构结构示意图，图6是本发明的实施例中的髋关节结构示意图，图7是本发明的实施例中的大腿关节结构示意图，图8是本发明的实施例中的小腿关节结构示意图。

如图5、6、7及8所示，腿部机构7设置在支架2的两侧，包括依次连接的髋关节8、大腿关节9、小腿关节10和球形脚11，髋关节8、大腿关节9和小腿关节10依次连接形成转动摆动副。

本实施例中，髋关节8与大腿关节9之间、大腿关节9与小腿关节10之间的连接均为转动连接，该转动连接为单自由度连接。

液压驱动机构用于驱动腿部机构摆动，包括大腿液压缸12、髋关节液压缸13和小腿液压缸14，大腿液压缸12通过十字铰座6连接于大腿液压缸铰支座4上，髋关节液压缸13连接于侧摆液压缸铰支座3和髋关节铰支座，小腿液压缸14连接在小腿关节10上。

图9是本发明的实施例中的十字铰连接构件结构示意图。

如图1、2、3、4及9所示，支架前端设有转动铰座15，后端设有关节移动轴16。

第1个至第5个爬行单元1的支架2后端还设有与关节移动轴16通过转动销17连接的连接件转动轴18，第2个至第6个爬行单元1的支架2前端还设有与转动铰座15通过摆动销19连接的连接件摆动通轴20，连接件转动轴19与连接件摆动通轴20相互连接组成十字铰连接构件21，使得相邻的爬行单元1可转动地连接在一起。

如图5所示，减震弹簧22设于小腿关节10与球形脚14之间。

控制单元，控制所述大腿液压缸12、所述髋关节液压缸13和所述小腿液压缸14的伸缩量，从而控制所述腿部机构7的摆动幅度。

本实施例中为六个爬行单元1，但是如果有需要可以增加，通过转动销17将关节移动轴16和连接件转动轴18相连接，通过摆动销19将转动铰座15与连接件摆动通轴20相连接，即可使增加的爬行单元1与原有的爬行单元1相连接。

本实施例全方位多关节仿生爬行机器人的工作过程如下：

由本实施例的全方位多关节仿生爬行机器人100中，髋关节8、大腿关节9和小腿关节10依次连接形成。液压驱动机构驱动该转动摆动副，使腿部机构7运动，从而驱动爬行单元1移动。转动铰座15与连接件摆动通轴20通过摆动销19连接形成摆动副，关节转动轴16和连接件转动轴18通过转动销17相连形成转动副，进而使爬行单元1之间能够更灵活地运动。在爬行机器人运动时，控制单元控制各个关节的液压缸的的伸缩量，从而控制腿部机构7的摆动幅度，进而协调各个腿部机构7的行走步态。

实施例的作用与效果

本实施例的全方位多关节仿生爬行机器人因为具有多个爬行单元，每个爬行单元通过十字铰连接构件相连接，即转动铰座与连接件摆动通轴通过摆动销连接形成摆动副，所以每个单元之间左右摆动灵活，关节转动轴和连接件转动轴通过转动销相连形成转动副，所以每个单元之间上下转动自由；每个躯体关节设置有两个腿部机构，该腿部机构通过液压系统控制，稳定性能好。控制单元能够对液压驱动机构分别进行控制，使得能够对分别对腿部机构进行驱动，让行走步态协调从而使爬行机器人的行走精度更高。因此，本发明的全方位多关节仿生爬行机器人结构简单，稳定性好，精度高，可以进行全方位爬行，避免爬行机器人出现侧翻，爬坡困难等问题；可适用恶劣的环境和复杂地形。另外通过十字铰连接构件进行连接或拆解，就可以增加或减少爬行单元数量，设置方便、通用性强。

本实施例的全方位多关节仿生爬行机器人还设置有压缩弹簧，能够防止相邻两个爬行单元之间相互碰撞。

本实施例的全方位多关节仿生爬行机器人还设置有减震弹簧，能够很好的减轻该全方位多关节仿生爬行机器人在爬行时产生的震动，使其运动平稳。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。