一种转向装置以及包括该转向装置的四足机器人的制作方法

本发明属于四足机器人领域，具体的涉及一种用于四足机器人转向的转向装置以及该转向装置的变腿长四足机器人。

背景技术

现有的四足机器人要实现转向，需要通过控制四条腿的迈步步态来转向，或采用同侧腿与另一侧腿的步长差来实现转向。这两种转向方法控制复杂，需要行走多步才转向，转向非常不方便，有时机器人容易转向翻倒，这就造成机器人转向稳定性大幅降低。目前的四足机器人的小腿部分相对于大腿大部分是无法进行伸缩的。当四足机器人在不平路面上运动时，例如有坑地面，台阶等，稳定性的控制比在平地上更加困难，主要是机器人容易翻倒。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种转向装置以及包括该转向装置的变腿长四足机器人。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提出的一种转向装置，包括支撑底座，在所述的支撑底座上竖直设有一个液压伸缩装置，在所述的液压伸缩装置的顶部安装一个盘状的支撑轴，在所述支撑轴的盘状上表面设有定子铁芯，在所述的定子铁芯上设有线圈绕组，在定子铁芯的中心设有一个转子永磁体，转子永磁体固定在机器人的机体底部；通过控制线圈绕组的得电或者断电，产生旋转磁场，转子永磁体受到磁场作用而旋转一定的角度，永磁体与机器人的机体固接在一起，致使机器人在四足同时离地的情况下机体产生一定角度的转动。

所述的液压伸缩装置控制支撑底座向下或者向上运动，当机器人不需要转向时，液压伸缩装置收缩，支撑底座不触地；当机器人需要转向时，液压伸缩装置伸展，使支撑底座触地，将四足机器人顶起，此时四腿全部腾空。

本发明还提出了一种四足机器人，所述的四足机器人包括前面所述的转向装置。

本发明还提出了一种变腿长四足机器人，其包括前面所述的转向装置。

进一步的，所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的前腿和/或后腿的伸缩采用气动肌肉实现。

所述的前腿和后腿各自包括两个，两个前腿通过连接杆相连，两个后腿通过连接杆相连；所述的前腿、后腿各自包括安装在机体上的大腿，所述的大腿下部固定有一个支撑板，在所述的支撑板上设有4个孔，4个抗弯杆的上端穿过所述的4个孔，使得所述的4个抗弯杆的上端可在所述的4个孔内上下滑移，在所述的4个抗弯杆围成的空间内设有气动肌肉，所述的气动肌肉的底部和4个抗弯杆的下端一起连接在足端上，通过气动肌肉的充放气实现腿部长度的调整。

进一步的，所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的前腿和/或后腿的伸缩采用液压缸或者气缸伸缩实现。所述的前腿和后腿各自包括两个，两个前腿通过连接杆相连，两个后腿通过连接杆相连；所述的前腿、后腿各自包括安装在机体上的大腿，所述的大腿采用伸缩液压缸或者气缸实现伸缩，通过液压缸或者气缸的伸缩实现腿部长度的调整。

进一步的，所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的前腿的伸缩采用液压缸或者气缸伸缩实现，后腿的伸缩采用气动肌肉实现。

进一步的，所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的后腿的伸缩采用液压缸或者气缸伸缩实现，前腿的伸缩采用气动肌肉实现。

本发明的有益效果如下：

本发明通过将机体在中心部位支撑起来，再让机体产生一定角度的转动，从而实现转向。该转向结构和转向方法简单，控制也简单，转向方便，机器人转向稳定，不会翻倒。机器人的转向结构制造和转向控制成本也大大降低。为了适应有坑地面，台阶等，四足机器人的前腿和后腿采用腿长调整结构，即前腿的伸缩采用液压缸或者气缸伸缩实现，后腿的伸缩采用气动肌肉实现，这样保证行走稳定。

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申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为四足机器人俯视图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为转向装置图；

图4为图2的b-b剖视图；

图5为图2的c-c剖视图；

图6为后腿的结构示意图；

图7为前腿的结构示意图；

图中：1为后腿足端，2为后腿抗弯杆,3为气动肌肉，4为后腿间连接杆，5为后腿大腿杆，6为后腿摆动液压缸，7为机体，8为前腿摆动液压缸，9为前腿间连接杆，10为前腿大腿液压缸，11为前腿足端，12为支撑底座，13为中心液压缸，14为支撑轴，15为连接螺栓，16为绕组，17为定子铁芯，18为转子永磁体，19为推力轴承，20为紧固螺栓，21为深沟球轴承，22为平键，23为短轴，24为端盖。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种转向装置以及包括该转向装置的四足机器人。

本申请的一种典型的实施方式中，如图3和图5所示，本发明先是公开了一种转向装置，包括支撑底座12，在所述的支撑底座12上竖直设有一个液压伸缩装置，在所述的液压伸缩装置的顶部安装一个盘状的支撑轴14，在所述支撑轴14的盘状上表面设有定子铁芯17，在所述的定子铁芯17上设有线圈绕组16，在定子铁芯17的中心设有一个转子永磁体18，转子永磁体18固定在机器人的机体7的底部；通过控制线圈绕组的得电或者断电，产生旋转磁场，转子永磁体18受到磁场作用而旋转，转子永磁体18与机器人的机体固接在一起，致使机器人机体在四足全部离地的情况下产生一定角度的转动。

液压伸缩装置控制支撑底座向下或者向上运动，当机器人不需要转向时，液压伸缩装置收缩，支撑底座不触地；当机器人需要转向时，液压伸缩装置伸展，使支撑底座触地，将四足机器人顶起，此时四腿全部腾空。

上述液压伸缩装置采用中心液压缸13的形式，所述的机体7通过一个支撑杆固定在中心液压缸13的缸体上，机体7和所述支撑杆可以相互转动，通过推力轴承19和紧固螺栓20实现。

转向装置结构具体结构图如图3，原理图如图5；当机器人不需要转向时，中心液压缸13收缩，支撑底座12不触地；当机器人需要转向时，中心液压缸13伸展，使支撑底座12触地，将四足机器人顶起，此时四腿全部腾空。转向时，为转过一定角度，可给d、e、f的绕组轮流通电，产生旋转磁场，转子永磁体18受到磁场作用而旋转，永磁体与机体胶结在一起，致使机器人机体产生一定角度的转动，转动完毕后，中心液压缸收缩，四腿触地，继续奔跑。

本发明还提出了一种四足机器人，所述的四足机器人包括前面所述的转向装置。

本发明还提出了一种变腿长四足机器人，其包括前面所述的转向装置。

实施例1

本发明中所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的前腿和/或后腿的伸缩采用气动肌肉实现，前腿和后腿各自包括两个，两个前腿通过连接杆相连，两个后腿通过连接杆相连；所述的前腿、后腿各自包括安装在机体上的大腿，所述的大腿下部固定有一个支撑板，支撑板上设有4个孔，4个抗弯杆的上端穿过支撑板上的4个孔，且使得4个抗弯杆的上端可在4个孔内上下滑移，所述的4个抗弯杆围成的空间内设有气动肌肉，所述的气动肌肉的底部和4个抗弯杆的下端一起连接在足端上，通过气动肌肉的充放气实现腿部长度的调整。

具体的，如附图2、图4和图6所示，以后腿部分的结构图为例，其包括后腿足端1、后腿抗弯杆2,气动肌肉3，后腿间连接杆4，后腿大腿杆5，后腿摆动液压缸6；后腿大腿杆5下部固定连接一个支撑板，在支撑板上设有4个孔，4个抗弯杆的上端穿过支撑板上的4个孔，且使得4个抗弯杆的上端可在4个孔内上下滑移，4个后腿抗弯杆2内围成的空间内设有气动肌肉3，所述的气动肌肉3的底部和4个抗弯杆的下端一起连接在后腿足端1上，通过气动肌肉3的充放气实现腿部长度的调整；两个后腿通过后腿间连接杆4连接；且后腿的摆动通过后腿摆动液压缸6实现。

上述4个孔的轴线均位于后腿大腿杆5的外侧，4个抗弯杆的上端绕大腿杆外圈均匀分布，实现抗弯杆的上下滑移。

实施例2

进一步的，所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的前腿和/或后腿的伸缩采用液压缸伸缩实现。所述的前腿和后腿各自包括两个，两个前腿通过连接杆相连，两个后腿通过连接杆相连；所述的前腿、后腿各自包括安装在机体上的大腿，所述的大腿为一个伸缩液压缸，通过液压缸的伸缩实现腿部长度的调整。

具体的，如附图7和图2所示，以前腿部分的结构图，其包括前腿足端11、前腿足端11连接在前腿大腿液压缸10的驱动端，通过液压缸的伸缩实现腿部长度的调整；两个前腿通过前腿间连接杆9连接。

此外，上述实施方案中：液压缸的伸缩实现腿部长度的调整可以替换为气缸的伸缩来调整腿长。

实施例3

进一步的，所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的前腿的伸缩采用液压缸或者气缸伸缩实现，后腿的伸缩采用气动肌肉实现，如图1所示；

后腿为一腿节的结构配置，1个大腿俯仰自由度，具有一条可变腿长的大腿。左右两条后腿由4后腿间连接杆通过图4所示螺栓组连接，后腿摆动液压缸6的一端铰接在机体上，一端铰接在后腿间连接杆4的中心处(如图4)。后腿摆动液压缸6的伸缩可同时驱动左右两条后腿同步运动，实现机器人的bound步态。后腿的伸缩由气动肌肉3实现，设置4根2后腿抗弯杆提高了腿部的刚度；

前腿也为一腿节结构配置，1个大腿俯仰自由度具有可变腿长的大腿，左右两条前腿由前腿间连接杆9通过图7所示螺栓组连接，前腿摆动液压缸8的一端铰接在机体上，一端铰接在前腿间连接杆9的中心处。后腿摆动液压缸8的伸缩可同时驱动左右两条后腿同步运动，实现机器人的bound步态。前腿的伸缩由前腿大腿液压缸10实现。

实施例4

进一步的，所述的变腿长四足机器人，其包括前腿和后腿，所述的后腿的伸缩采用液压缸或者气缸伸缩实现，前腿的伸缩采用气动肌肉实现。

本发明为变腿长四足机器人及其转向装置。具有四条腿腿长可变，可原地转任意角度的特点。

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