本发明涉及新型机器人机械装置，更具体的说，尤其涉及一种四足搬运机器人装置。
背景技术：
目前，机器人在工业生产中逐步代替了人工劳动，自动化的生产不仅节省了人工成本，而且在很大程度上提高了工作效率和作业精度。在一些危险的工作环境中使用机器人协作人类进行工作能极大提高作业的安全性。
市场上现有的一些行走机器人都有着各式各样的缺陷，例如申请号为201610830229.x的中国发明专利公开了一种行走式运输机器人，其结构简单，布局合理机器人腿部活动范围大，但是其在复杂地面运输时行走过程不平稳并且没有转向调节装置；再比如申请号为201410499739.1的中国专利公开发明了一种运输机器人，结构简单，安装方便，但是该机器人采用的是轮式机器人只能适应平稳的入面状况，避免障碍物能力差。
针对以上不足，需要设计一种能够适应复杂路面且在运输过程中要保持行走的平衡和具有自动转向功能的运输机器人。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决当前现有的轮式运输机器人装置对路面要求比较高、承载能力低、运动过程太平稳等一系列问题，提出了一种可以应对路面比较复杂状况、提供自动行走与转向调节的四足搬运机器人装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种四足搬运机器人装置，包括上躯干、下躯干、躯干连接板、四根腿支链转轴、四个电推杆和四个腿支链；所述上躯干和下躯干通过躯干连接板固定在一起，四个腿支链分别通过四个腿支链转轴与上躯干和下躯干连接在一起；四个电推杆的一端连接均连接在躯干连接板上，四个电推杆的另一端分别连接四个腿支链并用于驱动四个腿支链绕对应的腿支链转轴转动；每个所述腿支链均包括第一杆件、第二杆件、第三杆件、第四杆件、第五杆件、第六杆件、第七杆件、第八杆件、第九杆件、第十杆件、第八杆件、腿支架、曲柄、步进电机、圆锥小齿轮、圆锥大齿轮；所述步进电机通过电机连接板固定在腿支架上，步进电机的电机头连接圆锥小齿轮，圆锥小齿轮与圆锥大齿轮相互啮合传递动力，圆锥大齿轮连接在齿轮输入轴的一端，齿轮输入轴安装在腿支架上；所述曲柄安装在齿轮输入轴上，所述第七杆件、第八杆件的一端均通过第六连接转轴件铰接在曲柄上，所述第一杆件、第三杆件和用于与地面接触的支脚通过第一连接转轴件铰接，所述第一杆件、第二杆件和第四杆件通过第二连接转轴件铰接，所述第四杆件、第五杆件、第八杆件通过第三连接转轴件铰接，所述第八杆件、第九杆件和第十杆件通过第四连接转轴件铰接，所述第二杆件、第三杆件、第六杆件、第七杆件通过第六连接转轴件连接，所述第六杆件、第九杆件、第五杆件通过第五连接转轴件铰接，且所述第五连接转轴件安装在腿支架上；所述曲柄、第十杆件、第八杆件、第四杆件和第一杆件构成了以曲柄为主动副的第一五连杆机构，所述曲柄、第十杆件、第九杆件、第六杆件和第三杆件构成了以曲柄为主动副的第二五连杆机构，所述曲柄、第七杆件、第三杆件和腿支架构成了以曲柄为主动副的四连杆机构；步进电机通过圆锥小齿轮和圆锥大齿轮带动曲柄运动进而带动整个腿支链的运动。
进一步的，所述第一杆件是由一根杆件构成，所述第二杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第三杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第四杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第五杆件是由两根左右对称的两根杆件构成；所述第六杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第七杆件是由一根长的杆件构成；所述第八杆件是由一根杆件构成；所述第九杆件是由两根对称的杆件构成；所述第十杆件是由两根左右对称的杆件构成；所述第一杆件、第二杆件和第三杆件构成三角形结构；所述第二杆件、第四杆件、第五杆件和第六杆件构成平行四边形结构；所述第五杆件、第八杆件和第九杆件构成三角形结构；第六杆件、第七杆件、和支架构成三角形结构。
进一步的，所述四个腿支链分别为第一腿支链、第二腿支链、第三腿支链和第四腿支链，四个电推杆分为为第一电推杆、第二电推杆、第三电推杆、第四电推杆，四根电推杆的两端一共设置有八个推杆连接件，八个推杆连接件分别为第一推杆连接件、第二推杆连接件、第三推杆连接件、第四推杆连接件、第五推杆连接件、第六推杆连接件、第七推杆连接件、第八推杆连接件；所述躯干连接板包括第一躯干连接板和第二躯干连接板，所述第一电推杆一端通过第一推杆连接件连接在第一腿支链支架上，另外一端通过第二推杆连接件连接在第一躯干连接板上；所述第二电推杆一端通过第三推杆连接件连接在第二腿支链支架上，另外一端通过第四推杆连接件连接在第一躯干连接板上；所述第三电推杆一端通过第五推杆连接件连接在第三腿支链支架上，另外一端通过第六推杆连接件连接在第二躯干连接板上；所述第四电推杆一端通过第七推杆连接件连接在第四腿支链支架上，另外一端通过第八推杆连接件连接在第二躯干连接板上。
进一步的，所述第二推杆连接件和第四推杆连接件在第一躯干连接板上的安装位置保持同一高度，所述第六推杆连接件和第八推杆连接件在第二躯干连接板上的安装位置保持同一高度，在四足搬运机器人装置初始状态时，四个腿支链呈左右堆成布局且初始状态下底部支脚的高度均一致。
进一步的，四个腿支链上的步进电机分别为第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，所述第一电机和第二电机分布在下躯干的前侧，且左右对称分布；所述第三电机和第四电机分布在下躯干的后面两侧且左右对称分布；第一电机连接第一圆锥小齿轮且第一圆锥小齿轮与第一圆锥大齿轮相互啮合，第二电机连接第二圆锥小齿轮且第二圆锥小齿轮与第二圆锥大齿轮相互啮合，第三电机连接第三圆锥小齿轮且第三圆锥小齿轮与第三圆锥大齿轮相互啮合，第四电机连接第四圆锥小齿轮且第四圆锥小齿轮与第四圆锥大齿轮相互啮合。
本发明的技术构思如下：四足搬运机器人装置的四个腿支链结构相同且左右对称分布，当四足搬运机器人装置平稳向前行走时，其左右结构运动一致，其左侧的曲柄和右侧的曲柄转速相同，但转角交错设置，此时电推杆没有输出，可以实现歩行时一前一后状态；当四足搬运机器人装置需要转弯时且转角不大的情况下，通过控制左右曲柄的转速即可实现四足搬运机器人装置的小幅度转向；当四足搬运机器人装置需要转弯且转角略大的时候，可以配合电推杆的使用，通过电推杆行走腿机构的作用可以实现大幅度的转向。每个四足搬运机器人装置的腿支链都有各自的步进电机独立控制，大大提高了四足搬运机器人装置在行走时的灵活性。
本发明的控制系统包括plc控制器、四个步进电机驱动器，四个步进电机驱动器分别为第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和第四驱动器，分别用于驱动第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述控制器的输出端分别与第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和第四驱动器的输入端并联连接；所述第一驱动器的输出端与第一电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第一电机；所述第二驱动器的输出端与第二电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第二电机；所述第三驱动器的输出端与第三电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第三电机；所述第四驱动器的输出端与第四电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第四电机。
本发明的工作过程如下：步进电机驱动曲柄转动，曲柄带动机器人腿部转动，其末端的足部在行走的环节可以保持相当长一段时间匀速直线，增强了整个机器人前进过程中的稳定性；电推杆的前进与后推可以控制运输机器人腿的转向。
本发明的有益效果在于：本发明四足运输机器人的腿部结构采用了三角桁架结构，当组成该结构的杆件尺寸满足一定的条件时，通过曲柄驱动可以实现足部在地面上长时间的做匀速直线运动，加强了行走时的稳定性，进而提高了运输过程中的可靠性；由于每条腿都由一个电机控制其行走，一个电推杆控制其转动，保持了四条腿在行走运动过程中很好的独立性；本发明采用对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好的优点。
附图说明
图1是本发明四足搬运机器人装置的整体结构示意图。
图2是本发明四足搬运机器人装置去除上躯干后的俯视示意图。
图3是本发明四足搬运机器人装置的局部结构示意图。
图4是本发明四足搬运机器人装置任意一条腿支链的结构示意图。
图中，1-第一腿支链、2-下躯干、3-第二腿支链、4-腿支链转轴、5-上躯干、6-第三腿支链、7-第四腿支链、8-第一齿轮输入轴、9-第一推杆连接件、10-第一圆锥大齿轮、11-第一圆锥小齿轮、12-第一电推杆、13-第一躯干连接板、14-第二电推杆、15-第三推杆连接件、16-第二圆锥小齿轮、17-第二圆锥大齿轮、18-第二齿轮输入轴、19-第三齿轮输入轴、20-第三圆锥大齿轮、21-第五推杆连接件、22-第三圆锥小齿轮、23-第三电推杆、24-第二躯干连接板、25-第四电推杆、26-第四圆锥小齿轮、27-第四圆锥大齿轮、28-第四齿轮输入轴、29-第二推杆连接件、30-第四推杆连接件、31-步进电机、32-电机连接板、33-第一连接转轴件、34-第三杆件、35-第一杆件、36-第二连接转轴件、37-第二杆件、38-第四杆件、39-第三连接转轴件、40-第五杆件、41-第八杆件、42-第九杆件、43-第四连接转轴件、44-第六杆件、45-第十杆件、46-曲柄、47-腿支架、48-第五连接转轴件、49-第七杆件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～4所示，一种四足搬运机器人装置，包括上躯干5、下躯干2、躯干连接板、四根腿支链转轴4、四个电推杆和四个腿支链；所述上躯干5和下躯干2通过躯干连接板固定在一起，四个腿支链分别通过四个腿支链转轴4与上躯干5和下躯干2连接在一起；四个电推杆的一端连接均连接在躯干连接板上，四个电推杆的另一端分别连接四个腿支链并用于驱动四个腿支链绕对应的腿支链转轴4转动；每个所述腿支链均包括第一杆件35、第二杆件37、第三杆件34、第四杆件38、第五杆件40、第六杆件44、第七杆件49、第八杆件41、第九杆件42、第十杆件45、第八杆件41、腿支架47、曲柄46、步进电机31、圆锥小齿轮、圆锥大齿轮；所述步进电机31通过电机连接板32固定在腿支架47上，步进电机31的电机头连接圆锥小齿轮，圆锥小齿轮与圆锥大齿轮相互啮合传递动力，圆锥大齿轮连接在齿轮输入轴的一端，齿轮输入轴安装在腿支架47上；所述曲柄46安装在齿轮输入轴上，所述第七杆件49、第八杆件41的一端均通过第六连接转轴件铰接在曲柄46上，所述第一杆件35、第三杆件34和用于与地面接触的支脚通过第一连接转轴件33铰接，所述第一杆件35、第二杆件37和第四杆件38通过第二连接转轴件36铰接，所述第四杆件38、第五杆件40、第八杆件41通过第三连接转轴件39铰接，所述第八杆件41、第九杆件42和第十杆件45通过第四连接转轴件43铰接，所述第二杆件37、第三杆件34、第六杆件44、第七杆件49通过第六连接转轴件连接，所述第六杆件44、第九杆件42、第五杆件40通过第五连接转轴件48铰接，且所述第五连接转轴件48安装在腿支架47上；所述曲柄46、第十杆件45、第八杆件41、第四杆件38和第一杆件35构成了以曲柄46为主动副的第一五连杆机构，所述曲柄46、第十杆件45、第九杆件42、第六杆件44和第三杆件34构成了以曲柄46为主动副的第二五连杆机构，所述曲柄46、第七杆件49、第三杆件34和腿支架47构成了以曲柄46为主动副的四连杆机构；步进电机31通过圆锥小齿轮和圆锥大齿轮带动曲柄46运动进而带动整个腿支链的运动。
所述第一杆件35是由一根杆件构成，所述第二杆件37是由两根左右对称的杆件构成；所述第三杆件34是由两根左右对称的杆件构成；所述第四杆件38是由两根左右对称的杆件构成；所述第五杆件40是由两根左右对称的两根杆件构成；所述第六杆件44是由两根左右对称的杆件构成；所述第七杆件49是由一根长的杆件构成；所述第八杆件41是由一根杆件构成；所述第九杆件42是由两根对称的杆件构成；所述第十杆件45是由两根左右对称的杆件构成；所述第一杆件35、第二杆件37和第三杆件34构成三角形结构；所述第二杆件37、第四杆件38、第五杆件40和第六杆件44构成平行四边形结构；所述第五杆件40、第八杆件41和第九杆件42构成三角形结构；第六杆件44、第七杆件49、和支架构成三角形结构。
所述四个腿支链分别为第一腿支链1、第二腿支链3、第三腿支链6和第四腿支链7，四个电推杆分为为第一电推杆12、第二电推杆14、第三电推杆23、第四电推杆25，四根电推杆的两端一共设置有八个推杆连接件，八个推杆连接件分别为第一推杆连接件、第二推杆连接件、第三推杆连接件、第四推杆连接件、第五推杆连接件、第六推杆连接件、第七推杆连接件、第八推杆连接件；所述躯干连接板包括第一躯干连接板13和第二躯干连接板24，所述第一电推杆12一端通过第一推杆连接件9连接在第一腿支链1支架上，另外一端通过第二推杆连接件29连接在第一躯干连接板13上；所述第二电推杆14一端通过第三推杆连接件15连接在第二腿支链3支架上，另外一端通过第四推杆连接件30连接在第一躯干连接板13上；所述第三电推杆23一端通过第五推杆连接件21连接在第三腿支链6支架上，另外一端通过第六推杆连接件连接在第二躯干连接板24上；所述第四电推杆25一端通过第七推杆连接件连接在第四腿支链7支架上，另外一端通过第八推杆连接件连接在第二躯干连接板24上。
所述第二推杆连接件29和第四推杆连接件30在第一躯干连接板13上的安装位置保持同一高度，所述第六推杆连接件和第八推杆连接件在第二躯干连接板24上的安装位置保持同一高度，在四足搬运机器人装置初始状态时，四个腿支链呈左右堆成布局且初始状态下底部支脚的高度均一致。
四个腿支链上的步进电机31分别为第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，所述第一电机和第二电机分布在下躯干2的前侧，且左右对称分布；所述第三电机和第四电机分布在下躯干2的后面两侧且左右对称分布；第一电机连接第一圆锥小齿轮11且第一圆锥小齿轮11与第一圆锥大齿轮10相互啮合，第一圆锥大齿轮10固定在第一齿轮输入轴8的一端；第二电机连接第二圆锥小齿轮16且第二圆锥小齿轮16与第二圆锥大齿轮17相互啮合，第二圆锥大齿轮17固定在第二齿轮输入轴18的一端；第三电机连接第三圆锥小齿轮22且第三圆锥小齿轮22与第三圆锥大齿轮20相互啮合，第三圆锥大齿轮20固定在第三齿轮输入轴19的一端；第四电机连接第四圆锥小齿轮26且第四圆锥小齿轮26与第四圆锥大齿轮27相互啮合，第四圆锥大齿轮27固定在第四齿轮输入轴28的一端。
四足搬运机器人装置的四个腿支链结构相同且左右对称分布，当四足搬运机器人装置平稳向前行走时，其左右结构运动一致，其左侧的曲柄和右侧的曲柄转速相同，但转角交错设置，此时电推杆没有输出，可以实现歩行时一前一后状态；当四足搬运机器人装置需要转弯时且转角不大的情况下，通过控制左右曲柄的转速即可实现四足搬运机器人装置的小幅度转向；当四足搬运机器人装置需要转弯且转角略大的时候，可以配合电推杆的使用，通过电推杆行走腿机构的作用可以实现大幅度的转向。每个四足搬运机器人装置的腿支链都有各自的步进电机独立控制，大大提高了四足搬运机器人装置在行走时的灵活性。
本发明的控制系统包括plc控制器、四个步进电机驱动器，四个步进电机驱动器分别为第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和第四驱动器，分别用于驱动第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；所述控制器的输出端分别与第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和第四驱动器的输入端并联连接；所述第一驱动器的输出端与第一电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第一电机；所述第二驱动器的输出端与第二电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第二电机；所述第三驱动器的输出端与第三电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第三电机；所述第四驱动器的输出端与第四电机连接，接受控制器发出的脉冲信号控制第四电机。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。