一种用于步行的C型支腿和步行机器人的制作方法

本发明涉及步行机器人领域，具体涉及一种具有两自由度、三种行走步态的步行机器人和用于步行的C型支腿。

背景技术：

目前，步行机器人是机器人家族的一个重要分支，其不仅承载能力强，而且容易适应不平的地形。它既能使用静态稳定的步态缓慢平滑地行走，又能以动态稳定的步态跑动。与轮式、履带式移动机器人相比，在崎岖不平的路面，步行机器人具有独特优越性能，在这种背景下，步行机器人的研究蓬勃发展起来。

步行机器人主要是是通过它的身体的重力感应器和脚底的触觉传感器把地面的状况送回电脑，电脑则根据路面情况作出判断，进而平衡身体，稳定地前后左右行走。它不仅能走平路，还可以走台阶和倾斜的路。它站立稳定，推不倒，脚底不平也能保持身体的直立姿态，但在不同地形行走起来较为困难。

因此需要设计一种步行机器人，以满足在不同环境、不同地形下的行走问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于步行的C型支腿。

本发明的目的还在于提供一种具有C型支腿的步行机器人，具有两自由度、三种行走步态。

为此，本发明一方面提供了一种用于步行的C型支腿，包括：C型腿，具有步姿调整段，所述步姿调整段的第一表面上形成导向滑道，所述步姿调整段的第二表面上形成齿条；步行支架，包括第一滑轮和第二滑轮、以及第一齿轮，其中所述第一滑轮和第二滑轮布置在所述步姿调整段的第一表面并且与所述导向滑道配合，所述第一齿轮布置在所述步姿调整段的第二表面并且与所述齿条啮合；以及驱动机构，包括用于驱动第一齿轮的传动轴和套设在所述传动轴的外周的驱动套，其中所述驱动套与所述支架固定连接。

进一步地，上述支架包括内固定板、外固定板、以及位于二者之间的上横柱和下横柱。

进一步地，上述驱动机构包括第一电机和第二电机，其中，所述第一电机与所述传动轴传动连接，所述第二电机通过传动齿轮与所述驱动套传动连接。

进一步地，上述第一电机和第二电机并排设置。

进一步地，上述用于步行的C型支腿还包括底座和固定连接至所述底座的第一轴承支架、第二轴承支架、第一电机支架以及第二电机支架，其中，所述第一轴承支架和所述第二轴承支架沿所述驱动套的轴向并排设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种步行机器人，包括机器人主体和设置在所述机器人主体上的一对前C型支腿和一对后C型支腿，其中，所述C型支腿为根据上面所描述的用于步行的C型支腿。

根据本发明的步行机器人，包括C型支腿、机器人主体。采用以上技术方案，通过C型支腿之间相互配合，可以实现机器人在行进过程中具有两个自由度，三种步态，可适应大多数地形，根据地形的不同，随时改变行走步态，适应环境能力强。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的步行机器人的示意图；

图2是根据本发明的用于步行的C型支腿的结构示意图；

图3是根据本发明的用于步行的C型支腿的剖面图；

图4是根据本发明的步行机器人通过低障碍物时的步态图；

图5是根据本发明的步行机器人通过较高障碍物时的步态图；以及

图6是根据本发明的步行机器人在较为平坦的路面上行进时的步态图。

附图标记说明

A1、C型腿； A2、底座；

A3、第一轴承支架； A4、第二轴承支架；

A5、左齿轮； A6、联轴器；

A7、第一电机支架； A8、第一电机；

A9、第二电机； A10、第二电机支架；

A11、右齿轮； A12、驱动套；

A13、内固定板； A14、第二滑轮；

A15、上横柱； A16、右轴；

A17、左轴； A18、第一滑轮；

A19、外固定板； A20、下横柱。

A21、齿轮压片； A22、传动轴；

A23、内大轴承； A24、外大轴承；

A25、内小轴承； A26、第一齿轮；

A26、外小轴承。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2所示，本发明的用于步行的C型腿部A包括C型腿A1、步行支架、以及驱动机构。

C型腿可以大大提高机器人行进的平顺性，保护足端的同时也可以起到良好的减震效果。C型腿A1的末端具有步姿调整段，该步姿调整段为直条形，其上表面形成导向滑导，下表面形成齿条。

其中，C型腿采用尼龙材料，这种材料可以减轻腿部重量，使行走起来更加顺畅，又可以在机器人腿部与地面接触时发生形变，减小对地面冲击。尼龙的特性为机械强度高、韧性好，有较高的抗拉、抗压强度，耐疲劳性能突出，表面光滑，摩擦系数小、耐磨。

其中，步行支架用于保持C型腿A1并且调整C型腿A1的步姿，该步行支架上设有第一滑轮A18和第二滑轮A14、以及第一齿轮A26。该第一滑轮和第二滑轮布置在所述步姿调整段的第一表面并且与所述导向滑道配合，第一齿轮布置在所述步姿调整段的第二表面并且与所述齿条啮合。当第一齿轮转动时允许C型腿A1沿第一滑轮和第二滑轮限定的路径滑动。

其中，驱动机构，包括用于驱动第一齿轮A26的传动轴A22和套设在所述传动轴A22上且能够相对自由转动的驱动套A12，其中所述驱动套A12与所述步行支架固定连接。

其中，所述第一电机A8的输出轴与传动轴A22通过联轴器A6进行连接，第一电机A8转动从而带动传动轴A22转动；所述第一电机A8与第一电机支架A7连接，第一电机支架A7通过螺钉与底座A2固定连接。

所述齿轮压片A21将左齿轮A5固定在轴上，齿轮压片A21起到固定左齿轮A5的作用；所述传动轴A22与第一齿轮A26固定连接，传动轴A22转动带动第一齿轮A26转动；所述内小轴承A25与外小轴承A27与传动轴A22相配合，内小轴承A25与外小轴承A27固定传动轴A22且让传动轴A22在中间进行转动；所述第一轴承支架A3与第二轴承支架A4分别通过螺钉与底座A2固定连接。

所述第一齿轮A26与C型腿A1上的齿相配合，第一齿轮A26转动带动C型腿A1进行前后转动；所述第二电机A9与第二电机支架A10连接，且第二电机支架A10通过螺钉与底座A2进行固定连接。

所述第二电机A9的输出轴与右齿轮A11固定连接，第二电机A9的转动从而带动右齿轮A11转动；所述右齿轮A11与左齿轮A5相配合，第二电机A9的转动带动左齿轮A11转动。

所述驱动套A12与第一轴承支架A3通过外大轴承A24相连，外大轴承A24起到固定驱动套A12的作用，同时让驱动套A12进行转动；同理，所述驱动套A12与第二轴承支架A4通过内大轴承A23相连，内大轴承A23起到固定驱动套A12的作用，同时让驱动套A12进行转动；所述驱动套A12与固定支架A13固定连接，驱动套A12的转动从而带动内固定板A13的转动；所述内固定板A13与外固定板A19通过上横柱A15与下横柱A20相连接。

所述内固定板A13、外固定板A19与第二滑轮A14通过右轴A16相连接，且能实现第二滑轮A14在C型腿A1上的自由滑动；同理，所述内固定板A13、外固定板A19与第一滑轮A18通过左轴A17相连接，且能实现第一滑轮A18在C型腿A1上的自由滑动。

如图1所示，本发明的一种步行机器人，主要包括机器人C型支腿A、机器人主体B，四个C型支腿A实现四肢行走。采用以上技术方案，通过之间相互配合，可以实现机器人在行进过程中每条腿具有两个自由度，三种步态，四条腿共八个自由度，通过两个电机实现机器人的运动，机器人可适应大多数地形，根据地形的不同，随时改变行走步态，适应环境能力强。

如图4所示，通过低障碍物时，机器人每条腿逆时针旋转，前后两腿交替落地，可轻松越过小石子或碎石等路面。

如图5所示，通过较高障碍物时，如连续台阶、木桩等，机器人腿部伸长相应的长度，逆时针旋转，两腿交替落地，便可顺利通过较高障碍物。

如图6所示，在较为平坦的路面，障碍物较少，机器人的行进轨迹如图所示，整个行进过程相对容易。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。