本实用新型涉及多足机器人，具体涉及一种鸭掌式多足机器人。
背景技术：
机器人技术是科学技术重大成就之一，现如今已被广泛用于工业技术、国防军事等技术领域。而随着科学技术的进步，机器人的研究已经不仅仅局限于结构化环境的定点作业，而更多地是向着非结构环境下的方向发展，这就要求机器人具备非结构化环境下的适应能力和自主能力。
众所周知，目前的勘测、巡视、侦察机器人的移动方式多为轮式或者履式，轮式移动机构对地形的依赖度较高，不适宜崎岖地形作业，在崎岖和松软路面不仅丧失低能耗的优势，甚至难以通行。履带式机器人虽然能够一定程度的适应松软路面，但仍然不具备很好的越障性能。
现有技术的机器人在面对松软、泥沼道路时，移动能力不强，通过能力不强。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种鸭掌式多足机器人，用以解决现有技术中的机器人在泥沼路面移动时，通过能力不强的问题。
为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：
一种鸭掌式多足机器人，包括机身以及在所述机身两侧设置的多个足腿机构，所述的足腿机构包括鸭掌式支撑腿以及为所述的鸭掌式支撑腿行走时提供驱动力的驱动部。
进一步地，所述的鸭掌式支撑腿在所述的机身两侧成对设置，相邻两对所述的鸭掌式支撑腿交错设置。
进一步地，所述的鸭掌式支撑腿包括驱动杆以及通过所述的驱动杆与所述的驱动部连接的脚掌，所述的脚掌包括第一脚掌支杆以及安装在所述第一脚掌支杆上的多个第二脚掌支杆，所述的多个第二脚掌支杆两两之间具有夹角。
进一步地，在所述的脚掌与地面接触的一侧还安装有弹性层。
进一步地，所述的驱动杆通过连接轴与所述的脚掌连接，在所述连接轴的外侧套设有扭转弹簧，所述扭转弹簧的一端与所述的驱动杆连接，所述扭转弹簧的另一端与所述的第一脚掌支杆连接。
进一步地，所述的脚掌与所述的驱动部之间还连接有从动杆，所述的从动杆包括通过铰接的方式连接的第一从动杆与第二从动杆，所述的第一从动杆与所述的驱动部连接，所述的第二从动杆与所述脚掌的第二脚掌支杆铰接。
进一步地，所述的驱动部包括电机，所述电机的输入端与编码器连接，所述电机的输出轴与减速器的输入端连接，所述减速器的输出轴伸入轴承座中与第一轴承的内圈连接，在所述第一轴承的内圈上还安装有轴套。
进一步地，所述的轴套为同轴套设的两个直径不一的圆柱体，在所述两个圆柱体连接处的外侧还套设有连接件，所述轴套的连接件安装在所述驱动杆内部，所述的轴套的一端与所述的鸭掌式支撑腿的第一从动杆连接，所述的轴套的另一端安装在所述第一轴承的内圈内与所述的减速器的输出轴连接。
进一步地，在所述的第一从动杆顶端开设有通孔，在所述的通孔内部安装有第二轴承，所述的轴套伸入所述的第二轴承中。
进一步地，在所述机身内部沿中轴线方向安装有控制器以及电池，在所述的机身内部还安装有与所述足腿机构的驱动部配合的电机驱动器。
本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点:
该鸭掌式多足机器人采用鸭掌式支撑腿在机身两侧对称设置，当路况良好时，鸭掌式机器人可以快速高效的行进，当路况不良时，鸭掌式支撑腿可利用其宽大的橡胶脚掌，实现道路的稳定通过；每条鸭掌形腿单独由一个直流伺服电机控制，整体上降低了控制的难度，提高了控制系统的稳定性；机身结构简单，强度较高，抗冲击与跌打，并且该鸭掌式多足机器人实现简单、方便、成本低。
附图说明
图1为本实用新型提供的鸭掌式多足机器人的整体结构图；
图2为本实用新型提供的鸭掌式支撑腿结构图；
图3为本实用新型提供的鸭掌式支撑腿连接示意图；
图4为本实用新型提供的一个实施例中的驱动部结构图；
图5为本实用新型提供的另一个实施例中的驱动部结构图；
图6为本实用新型提供的轴套示意图；
图7为本实用新型提供的一个实施例中的驱动杆示意图；
图8为本实用新型提供的一个实施例中的从动杆示意图；
图9为本实用新型提供的机身示意图。
图中标号代表：1-机身，2-鸭掌式支撑腿，3-驱动部，11-控制器，12-电池，13-电机驱动器，21-驱动杆，211-第一安装件，22- 脚掌，221-第一脚掌支杆，222-第二脚掌支杆，23-连接轴，24-扭转弹簧，25-弹性层，26-从动杆，261-第一从动杆，262-第二从动杆，263-第二安装件，31-编码器，32-电机，33-减速器，34-轴承座，35- 第一轴承，36-轴套，37-连接件，38-第二轴承，39-电机支架。
具体实施方式
遵从上述技术方案，如图1至图9所示，本实用新型公开了一种鸭掌式多足机器人，包括机身1以及在所述机身1两侧设置的多个足腿机构，其特征在于，所述的足腿机构包括鸭掌式支撑腿2以及为所述的鸭掌式支撑腿2行走时提供驱动力的驱动部3。
如图1所示，在机器人的机身两侧设置有多个足腿机构，该足腿机构的个数可以自行设置，在本实施例中，在机身1两侧共设置有6 个足腿机构，形成六足机器人。
如图1所示，该足腿机构包括鸭掌式支撑腿2以及驱动部3，该驱动部3为鸭掌式支撑腿2在行走时提供驱动力，鸭掌式支撑腿2的足部为鸭掌状，鸭掌式支撑腿2在驱动部3的驱动下进行往复运动，以使机器人进行运动。
鸭掌式支撑腿2的材质可以是铝合金、钢等，作为一种优选的实施方式，选择钢为鸭掌式支撑腿2的材质，耐冲击且具有减震作用。
现有技术的机器人中足腿大多为直腿式结构，因此在松软、泥沼的路面上移动时，其通过能力不强，无法在泥沼地面上灵活的移动，而本方案中的多足机器人中采用了鸭掌式支撑腿2的结构，利用鸭掌支撑腿2宽大的脚掌，实现道路的通过，因此具有面对泥沼的路面时具有较强的通过能力。
可选地，所述的鸭掌式支撑腿2在所述的机身1两侧成对设置，相邻两对所述的鸭掌式支撑腿2交错设置。
如图1所示，在机身1两侧设置成对的鸭掌式支撑腿2，即每一对鸭掌式支撑腿2包括位于机身1两侧的两个鸭掌式支撑腿2，以保证多足机器人能够稳定的行走，而不会出现倾倒。
如图1所示，相邻两对的鸭掌式支撑腿2交错设置，第一排的其中一个鸭掌式支撑腿2以及与之同侧的第二排鸭掌式支撑腿2到机身 1中轴线的距离不同，即在机身1两侧对称设置的每一个鸭掌式支撑腿2与其相邻的位于同侧的其他鸭掌式支撑腿2之间间隔设置，以使多个鸭掌式支撑腿2在运动时不会互相干扰。
可选地，所述的鸭掌式支撑腿2包括驱动杆21以及通过所述的驱动杆21与所述的驱动部3连接的脚掌22，所述的脚掌22包括第一脚掌支杆221以及安装在所述第一脚掌支杆221上的多个第二脚掌支杆222，所述的多个第二脚掌支杆222两两之间具有夹角。
如图2所示，鸭掌式支撑腿2包括驱动杆21和脚掌22，驱动杆 21的底端与脚掌22连接，驱动杆21的顶端与驱动部3连接，其中脚掌22为鸭掌式结构，脚掌22包括一个第一脚掌支杆221与多个第二脚掌支杆222，第二脚掌支杆222的数量可以根据鸭掌式机器人的规模以及面临的路面状况自行设定。
在本实施例中，脚掌21包括一个第一脚掌支杆221以及三个第二脚掌支杆222，三个第二脚掌支杆222的长度一致，第一脚掌支杆221 与第二脚掌支杆222的横截面均为矩形。
如图2所示，多个第二脚掌支杆222的一端均安装在第一脚掌支杆221上，在本实施例中，三个第二脚掌支杆222的一端均安装在第一脚掌支杆221上，三个第二脚掌支杆222两两之间均具有夹角，因此脚掌21的形状为一个五边形。
可选地，所述的驱动杆21通过连接轴23与所述的脚掌22连接，在所述连接轴23的外侧套设有扭转弹簧24，所述扭转弹簧24的一端与所述的驱动杆21连接，所述扭转弹簧24的另一端与所述的第一脚掌支杆221连接。
为使驱动杆21与脚掌22在不受外力的情况下保持垂直状态，驱动杆21与脚掌22之间不仅通过连接轴23进行连接，如图3所示，在连接轴23外侧还套设有扭转弹簧24，并且驱动杆21在驱动部3 的作用下，能够带动脚掌2的后端进行运动，以实现多足机器人行走的功能。
在本实施例中，扭转弹簧24的支承位置为90°，旋向为右旋，扭转弹簧24的一端以垂直于水平面的方向与驱动杆21连接，扭转弹簧24的另一端以平行于水平面的方向与脚掌21的第一脚掌支杆221 连接。
可选地，在所述的脚掌22与地面接触的一侧还安装有弹性层25。
如图2、3所示，为使脚掌22在泥泞的路面上具有良好的通过能力，在脚掌22与地面接触的一侧还安装有弹性层25，该弹性层25 可以是橡胶、弹性体等软性弹性材料，作为一种优选的实施方式，该弹性层25选取天然橡胶材质。
可选地，所述的脚掌22与所述的驱动部3之间还连接有从动杆 26，所述的从动杆26包括通过铰接的方式连接的第一从动杆261与第二从动杆262，所述的第一从动杆261与所述的驱动部3连接，所述的第二从动杆262与所述脚掌22的第二脚掌支杆222铰接。
如图2所示，为使鸭掌式多足机器人在行走时，脚掌22与驱动杆 21的夹角能维持90°不变，以提供对机器人的稳固的支撑，在脚掌 23与驱动部3之间还设置了从动杆26，从动杆26分为与驱动部3连接的第一从动杆261以及与脚掌22的第二脚掌支杆222铰接的第二从动杆262，并且第一从动杆261与第二从动杆262也是铰接的。因此，鸭掌式多足机器人在腿部从脚掌全部接触地面到离地的过程中，驱动部3给予驱动杆21转动的力，以使驱动杆21带动脚掌22的后端进行运动，同时随着脚掌22后端的抬起，带动脚掌22前端，从而带动第二从动杆262与第一从动杆261，使其发生相对转动，消除“死点”位置；在腿部从离地到脚掌全部接触地面的过程中，在扭转弹簧的复位作用下，第一、第二从动杆共线，以实现机械中的“死点”。
另外,第二脚掌支杆的长度需满足使得第一从动杆和第二从动杆在不受外力的情况下共线，以保证死点位置。
因此，鸭掌式支撑腿2可以看做一个四连杆机构，并且由于第一从动杆261与第二从动杆262共线，因此自由状态下处于死点位置。这样，在脚掌22开始接触地面到全部接触地面的过程中，四杆相对位置不会发生变化。当脚掌22在驱动杆21旋转带动下逐渐离开地面的过程中，驱动杆21与脚掌22的夹角由90°减小，同时死点位置解除，当脚掌22完全离开地面后，在扭转弹簧24的复位作用下，驱动杆21与脚掌22的夹角恢复为90°，同时形成死点位置，进入到下一循环的运动中。
可选地，所述的驱动部3包括电机32，所述电机32的输入端与编码器31连接，所述电机32的输出轴与减速器33的输入端连接，所述减速器33的输出轴伸入轴承座34中与第一轴承35的内圈连接，在所述第一轴承35的内圈上还安装有轴套36。
如图4所示，在本实施例中，驱动部3的核心为电机32，电机32 的输出轴连接减速器33的输入，通过在电机32的输出轴设置了减速器33，使得由电机32输出的转动力加大，以带动鸭掌式支撑腿2进行运动；为监控电机32的转速，在电机32的输入端加入了编码器 31。
另外，由于电机32以及减速器33在工作的过程中会产生震动，因此在电机32的外侧加入了电机支架39，如图5所示，将电机32 及减速器33安装在电机支架39的内部以固定电机32及减速器33的位置。
可选地，所述的轴套36为同轴套设的两个直径不一的圆柱体，在所述两个圆柱体连接处的外侧还套设有连接件37，所述轴套36的连接件37安装在所述驱动杆21的顶端，所述的轴套36的一端与所述的鸭掌式支撑腿2的第一从动杆221连接，所述的轴套36的另一端安装在所述第一轴承35的内圈内与所述的减速器33的输出轴连接。
如图4所示，为延长减速器33输出轴的长度，在轴承35的内圈上安装有轴套36，如图6所示，轴套36的结构为同轴套设的两个直径不一的圆柱体，在两个圆柱体连接处的外侧套设有连接件37，该连接件37的横截面可以是矩形，圆形等，作为一种优选的实施方式，为配合轴套36的转动，该连接件37为圆柱体，减速器33输出轴伸入轴套36直径较小的一端连接，轴套36直径较大的一端与鸭掌式支撑腿2的第一从动杆221连接，减速器33的输出轴带动轴套36在轴承35内进行转动，轴套36的连接件安装在驱动杆21顶端，具体地，如图7所示，通过在驱动杆21上端垂直于轴套36长度方向上设置具有安装孔的第一安装件211，在本实施例中，驱动杆21上端设置有圆柱体的安装件211，在所述安装件211中开设有安装孔，轴套36 上的连接件37固定在安装孔211内，在轴套36随着减速器33的输出轴进行转动时，同时也带动驱动杆21进行转动，因此实现了由电机32带动驱动杆21进行转动。
轴承35、轴承座34、轴套36、连接件37、驱动杆21、从动杆26 可以采用钢、铝合金作为材料，作为一种优选的实施方式，采用铝合金作为材料，减轻机器人的重量。
可选地，在所述的第一从动杆261顶端开设有通孔，在所述的通孔内部安装有第二轴承38，所述的轴套36伸入所述的第二轴承38 中。
如图8所示，为使驱动部3在带动驱动杆21运动时，从动杆26 不随驱动部3的轴套36进行转动，保证鸭掌式机器人能够正常行走，在与驱动部3连接的第一从动杆261的顶端开设有通孔，在通孔内设置有第二轴承38，轴套36伸入第二轴承38内，因此轴套36仅能在第二轴承38的内圈上进行转动，而在第二轴承38的外圈上安装的第一从动杆261则不会随之转动。如图8所示，在本实施例中，在第一从动杆261的顶端设置有具有通孔的第二安装件263，在第二安装件 263的通孔内安装有第二轴承38，轴套36直径较大的一端伸入第二轴承38中，因此轴套36对于从动杆26来说，仅起到了一个固定的作用，而不向从动杆26输出任何动力。
可选地，在所述机身1内部沿中轴线方向安装有控制器11以及电池12，在所述的机身1内部还安装有与所述足腿机构的驱动部3配合的电机驱动器13。
如图9所示，控制器11通过电机驱动器13控制足腿机构进行活动，电池12为多足机器人提供电力，将控制器11以及电池12沿机身1的中轴线安装在机身1内部，以保证机器人在行走时，其重心的投影落在三角区域内，以如图1所示的六足机器人为例，将控制器 11以及电池12沿机身1的中轴线安装，在六足机器人在行走时，其重心投影落在三条腿组成的三角区域内部。
控制器11可以是单片机、ARM等，在本实施例中，选择STM32 核心板作为控制器11，并且采用CAN总线完成整个机器人的通信。
机身1的材质可以是钢、铝合金、碳纤维等，在本实施例中采用碳纤维作为机身1的材质，在具有较高强度的同时减轻机器人的重量。