一种简易型四足机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种简易型四足机器人，包括头部、腿部机构；其中头部通过第一销轴与前半身连接并能相对转动，在头部和前半身之间还设置第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的伸出端通过第六销轴与头部相连接，第二电动伸缩杆的尾端通过第二销轴与前半身相连接；所述前半身通过第四销轴与后半身相连接并能相对转动，在前半身和后半身之间还设置第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的伸出端通过第五销轴与前半身相连接，第一电动伸缩杆的尾端通过第三销轴和后半身相连接，所述第四销轴、第五销轴和第三销轴的轴线相互平行；本发明的简易型四足机器人能实现类似于四足动物的步行；结构简单，控制方便，运动灵活，可靠性高。
【专利说明】—种简易型四足机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人【技术领域】，特别是一种简易型四足机器人。
【背景技术】
[0002]作为一种同时适用于平地和野外地形的移动平台，四足机器人能被广泛用于特种探测、野外作业和军事侦察等多种场合。从模仿四足动物的步行出发，四足机器人的研究与开发得到许多研究者或研究机构的重视，也取得了一些相应的研究成果。其中，较为成功的四足机器人包括日本高校研发的“铁犬”系列和“TITAN”系列四足机器人、美国波士顿动力学工程公司开发的“bigdog”四足机器人等。这些四足机器人能实现多种四足步行步态并具有转弯行走功能，每条腿上至少有三个以上的驱动关节，但这也导致其驱动电机数量和所消耗能量较大且制造成本较高。如果开发一些驱动电机数量更少的简易型四足机器人来完成类似的四足步行动作，则可以明显降低其制造成本并有效促进四足机器人的实际应用。
[0003]在这类简易型四足机器人的结构设计方面，现有的中国实用新型专利(专利号:92230220.0)提出了一种基于蜗轮蜗杆传动机构的四足机器马结构，通过一个驱动电机结合复杂的传动机构来完成四足机器马四条腿的步行动作，虽然驱动电机数量仅有一个但其步行动作固定且无法实现转弯功能。由此，从更好地发挥四足机器人的运动特性出发，需要进一步开发具有四足步行功能和转弯行走功能、并且驱动电机数量较少的简易型四足机器人。但是现有技术中尚无相关描述。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种简易型四足机器人，该简易型四足机器人的每条腿上设置一个驱动电机，具有四足步行功能和转弯功能，能实现类似于四足动物的步行动作。
[0005]实现本发明目的的技术方案为:一种简易型四足机器人，包括头部、腿部机构、第一销轴、第二销轴、立板、前半身、驱动电机、后半身、第三销轴、第一电动伸缩杆、第四销轴、第五销轴、第二电动伸缩杆和第六销轴；
其中头部通过第一销轴与前半身连接并能相对转动，在头部和前半身之间还设置第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的伸出端通过第六销轴与头部相连接，第二电动伸缩杆的尾端通过第二销轴与前半身相连接，所述第一销轴、第六销轴和第二销轴的轴线相互平行；
所述前半身通过第四销轴与后半身相连接并能相对转动，在前半身和后半身之间还设置第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的伸出端通过第五销轴与前半身相连接，第一电动伸缩杆的尾端通过第三销轴和后半身相连接，所述第四销轴、第五销轴和第三销轴的轴线相互平行；
所述立板的数量为四个，其中两个立板固连在前半身的两侧，另外两个立板固连在后半身的两侧，每个立板上均设置一个驱动电机和一套腿部机构，所述驱动电机的输出轴与腿部机构相连接并驱动腿部机构运动，每个立板上均设置两个支座。[0006]所述腿部机构包括驱动曲柄、第一连接件、第一转动轴、导向杆、脚部、第一滑动杆、第一导向套、第二连接件、第二转轴、第三连接件、第二滑动杆、支座和第二导向套；
其中驱动曲柄的一端与驱动电机的输出轴相固连，驱动曲柄的另一端通过第一转动轴与第一连接件相连接并能相对转动，所述第一连接件与第二滑动杆的一端相固连，第二滑动杆的另一端与第三连接件相固连，所述第二滑动杆上套有第二导向套，第二滑动杆可相对第二导向套滑动，所述第二导向套的底部圆柱设置在立板上的通孔内并能相对立板转动，其转动轴线与第二导向套上的导向孔中心轴线垂直相交；所述第三连接件上固连第二转轴的一端，第二转轴的另一端与第二连接件相连接并能相对转动，其中第二转轴的中心轴线与第二滑动杆的中心轴线垂直相交；第二连接件与第一滑动杆的一端相固连，所述第一滑动杆的数量为两根，该两根滑动杆并排设置并相互平行，该两根滑动杆的另一端均与脚部相固连，所述两根第一滑动杆均贯穿第二导向套并能相对第二导向套滑动，立板的两个支座之间设置导向杆，该导向杆贯穿第二导向套，该第二导向套能相对导向杆滑动，其相对滑动方向与第一滑动杆的中心轴线垂直，其相对滑动方向还与第二转轴的中心轴线垂直。
[0007]本发明与现有技术相比，其显著优点为:1)本发明的简易型四足机器人腿部仅有一个驱动电机，就能够实现四足动物运动时的脚步轨迹，能实现类似于四足动物的步行；结构简单，控制方便，运动灵活，可靠性高；2)本发明的简易型四足机器人成本低，能作为一个移动平台应用于多种不同场合。
[0008]下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明四足机器人的整体三维结构图。
[0010]图2为本发明四足机器人腿部结构的三维图。
【具体实施方式】
[0011]结合图1、图2，本发明的一种简易型四足机器人，包括头部1、腿部机构2、第一销轴3、第二销轴4、立板5、前半身6、驱动电机7、后半身8、第三销轴9、第一电动伸缩杆10、第四销轴11、第五销轴12、第二电动伸缩杆13和第六销轴14 ；
其中头部I通过第一销轴3与前半身6连接并能相对转动，在头部I和前半身6之间还设置第二电动伸缩杆13，所述第二电动伸缩杆13的伸出端通过第六销轴14与头部I相连接，第二电动伸缩杆13的尾端通过第二销轴4与前半身6相连接，所述第一销轴3、第六销轴14和第二销轴4的轴线相互平行；由此，当第二电动伸缩杆13的伸出端向前伸出或缩回时能带动头部I相对前半身6转动从而实现四足机器人头部上下摆动的动作。
[0012]所述前半身6通过第四销轴11与后半身8相连接并能相对转动，在前半身6和后半身8之间还设置第一电动伸缩杆10,所述第一电动伸缩杆10的伸出端通过第五销轴12与前半身6相连接，第一电动伸缩杆10的尾端通过第三销轴9和后半身8相连接，所述第四销轴11、第五销轴12和第三销轴9的轴线相互平行；由此，当第一电动伸缩杆10的伸出端向前伸出或缩回时能带动前半身6相对后半身8转动从而实现转弯行走的功能。
[0013]所述立板5的数量为四个，其中两个立板5固连在前半身6的两侧，另外两个立板5固连在后半身8的两侧，每个立板5上均设置一个驱动电机5和一套腿部机构2，所述驱动电机5的输出轴与腿部机构2相连接并驱动腿部机构2运动，每个立板5上均设置两个支座212。所述驱动电机5的输出轴与腿部机构2相连接并驱动腿部机构2来使其脚部205按照步行轨迹A来实现其步行动作。当四足机器人的四条腿部以1/4步行周期的相位差同时开始动作时，能使其四条腿依次完成抬腿步行的动作。
[0014]结合图2，所述腿部机构2包括驱动曲柄201、第一连接件202、第一转动轴203、导向杆204、脚部205、第一滑动杆206、第一导向套207、第二连接件208、第二转轴209、第三连接件210、第二滑动杆211、支座212和第二导向套213 ；
其中驱动曲柄201的一端与驱动电机7的输出轴相固连，驱动曲柄201的另一端通过第一转动轴203与第一连接件202相连接并能相对转动，所述第一连接件202与第二滑动杆211的一端相固连，第二滑动杆211的另一端与第三连接件210相固连，所述第二滑动杆211上套有第二导向套213，第二滑动杆211可相对第二导向套213滑动，所述第二导向套213的底部圆柱设置在立板5上的通孔内并能相对立板5转动，其转动轴线与第二导向套213上的导向孔中心轴线垂直相交；所述第三连接件210上固连第二转轴209的一端，第二转轴209的另一端与第二连接件208相连接并能相对转动，其中第二转轴209的中心轴线与第二滑动杆211的中心轴线垂直相交；第二连接件208与第一滑动杆206的一端相固连，所述第一滑动杆206的数量为两根，该两根滑动杆并排设置并相互平行，该两根滑动杆的另一端均与脚部205相固连，所述两根第一滑动杆206均贯穿第二导向套207并能相对第二导向套207滑动，立板5的两个支座212之间设置导向杆204，该导向杆204贯穿第二导向套207，该第二导向套207能相对导向杆204滑动，其相对滑动方向与第一滑动杆206的中心轴线垂直，其相对滑动方向还与第二转轴209的中心轴线垂直。
[0015]当驱动电机7按给定方向转动时能通过其输出轴带动驱动曲柄201转动，从而通过第一转动轴203带动第二滑动杆211相对第二导向套213上下移动，同时第二导向套213相对立板5转动，第二滑动杆211的运动通过第二转动轴209带动第一滑动杆206和脚部205 一起相对第二导向套207上下移动，同时带动第二导向套207在导向杆204上左右移动，最终使得脚部205的底端按照步行轨迹A往返运动，完成步行动作。上述步行轨迹A近似于半个椭圆形，其底部近似于水平线段。
[0016]本发明的简易型四足机器人腿部仅有一个驱动电机，就能够实现四足动物运动时的脚步轨迹，能实现类似于四足动物的步行；结构简单，控制方便，运动灵活，可靠性高；本发明的简易型四足机器人成本低，能作为一个移动平台应用于多种不同场合。
【权利要求】
1.一种简易型四足机器人，其特征在于，包括头部[I]、腿部机构[2]、第一销轴[3]、第二销轴[4]、立板[5]、前半身[6]、驱动电机[7]、后半身[8]、第三销轴[9]、第一电动伸缩杆[10]、第四销轴[11]、第五销轴[12]、第二电动伸缩杆[13]和第六销轴[14]； 其中头部[I]通过第一销轴[3]与前半身[6]连接并能相对转动，在头部[I]和前半身[6]之间还设置第二电动伸缩杆[13]，所述第二电动伸缩杆[13]的伸出端通过第六销轴[14]与头部[I]相连接，第二电动伸缩杆[13]的尾端通过第二销轴[4]与前半身[6]相连接，所述第一销轴[3]、第六销轴[14]和第二销轴[4]的轴线相互平行； 所述前半身[6]通过第四销轴[11]与后半身[8]相连接并能相对转动，在前半身[6]和后半身[8]之间还设置第一电动伸缩杆[10]，所述第一电动伸缩杆[10]的伸出端通过第五销轴[12]与前半身[6]相连接，第一电动伸缩杆[10]的尾端通过第三销轴[9]和后半身[8]相连接，所述第四销轴[11]、第五销轴[12]和第三销轴[9]的轴线相互平行； 所述立板[5]的数量为四个，其中两个立板[5]固连在前半身[6]的两侧，另外两个立板[5]固连在后半身[8]的两侧，每个立板[5]上均设置一个驱动电机[5]和一套腿部机构[2]，所述驱动电机[5]的输出轴与腿部机构[2]相连接并驱动腿部机构[2]运动，每个立板[5]上均设置两个支座[212]。
2.根据权利要求1所述的简易型四足机器人，其特征在于，所述腿部机构[2]包括驱动曲柄[201]、第一连接件[202]、第一转动轴[203]、导向杆[204]、脚部[205]、第一滑动杆[206]、第一导向套[207]、第二连接件[208]、第二转轴[209]、第三连接件[210]、第二滑动杆[211]、支座[212]和第二导向套[213]； 其中驱动曲柄[201]的一端与驱动电机[7]的输出轴相固连,驱动曲柄[201]的另一端通过第一转动轴[203]与第一连接件[202]相连接并能相对转动，所述第一连接件[202]与第二滑动杆[211]的一端相固连，第二滑动杆[211]的另一端与第三连接件[210]相固连，所述第二滑动杆[211]上套有第二导向套[213]，第二滑动杆[211]可相对第二导向套[213]滑动，所述第二导向套[213]的底部圆柱设置在立板[5]上的通孔内并能相对立板[5]转动，其转动轴线与第二导向套[213]上的导向孔中心轴线垂直相交；所述第三连接件[210]上固连第二转轴[209]的一端，第二转轴[209]的另一端与第二连接件[208]相连接并能相对转动，其中第二转轴[209]的中心轴线与第二滑动杆[211]的中心轴线垂直相交；第二连接件[208]与第一滑动杆[206]的一端相固连，所述第一滑动杆[206]的数量为两根，该两根滑动杆并排设置并相互平行，该两根滑动杆的另一端均与脚部[205]相固连，所述两根第一滑动杆[206]均贯穿第二导向套[207]并能相对第二导向套[207]滑动，立板[5]的两个支座[212]之间设置导向杆[204]，该导向杆[204]贯穿第二导向套[207]，该第二导向套[207]能相对导向杆[204]滑动，其相对滑动方向与第一滑动杆[206]的中心轴线垂直，其相对滑动方向还与第二转轴[209]的中心轴线垂直。
【文档编号】B62D57/032GK103465991SQ201310435813
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】陶卫军, 于永强, 王栋, 樊永富, 陶丽佳, 沈甫乐, 薛清文 申请人:南京理工大学