一种多足机械人的多步态行走装置的制作方法

本实用新型属于机器人结构研究技术领域，具体涉及一种多足机械人的多步态行走装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，人们对机器人的需求日益增长，而机器人的发展亦逐步呈现出多元化；但现有技术上存在的机器人，大多数都是针对特定的条件进行设计，因而只能在单一的环境下进行工作。最为常见的有针对水下作业的水下机器人，其行进主要依靠推进器；及针对硬质地面进行作业的陆地机器人，其行进主要依靠轮式脚部结构的推进；对于能在水中作业并能在陆地上行走使用的两栖机器人则已十分罕见，而且鲜有可在松软地带行走的机器人案例。

同时，对于使用脚部结构进行交替行进的站立式机器人，由于其在站立时进行行进，还需要考虑到身体前倾以及单脚时维持平衡等问题，因而其结构十分复杂且造价昂贵。因此，研发一种机器人的行走装置，使得其能实现在硬实地面、松软地面及水中行走，并且制作成本低则具有十分重要的意义。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种多足机械人的多步态行走装置，使得具有该行走装置的机械人结构能够在多种场地中行进，并且易于控制。

为实现上述目的，本实用新型按以下技术方案予以实现：

一种多足机械人的多步态行走装置，包括：装置主体，所述装置主体设置有内腔室，所述内腔室设置有若干用于提供装置行进动力的动力源；

设置在所述装置主体两侧的机械脚，单侧设置的所述机械脚至少设置有三个，所述机械脚的一端铰接有连接杆，所述连接杆通过铰接摇杆铰接连接所述装置主体，所述机械脚的另一端设置有与地面的接触面积可变换的支撑部；

设置在所述机械脚与所述连接杆的铰接端的联动件，所述联动件同时铰接位于所述装置主体同一侧的至少两个机械脚及所述装置主体另一侧的至少一个机械脚；每一所述联动件均对应设置有所述动力源，所述动力源的动力输出端固定连接所述摇杆。

作为优选，所述机械脚包括支撑杆及辅助支撑结构；所述支撑杆包括调节段及支撑段，所述调节段及所述支撑段顺次连接设置；

所述辅助支撑结构包括设置有弧形凸面的足盘，所述足盘的弧形凸面朝向地面设置，所述足盘的一端铰接所述支撑段的底端，所述足盘的另一端铰接有连杆机构，所述连杆机构的一端铰接所述足盘，所述连杆机构的另一端可滑动地套设在所述调节段上。

作为优选，所述辅助支撑结构还包括半向铰接件，所述半向铰接件包括板件本体，所述板件本体的上端面设置有第一铰接部，所述板件本体的下端面设置有第二铰接部及第三铰接部；

所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆及第三连杆，所述第一铰接部与所述调节段之间铰接有所述第一连杆，所述第二连杆的一端铰接所述第二铰接部，所述第二连杆的另一端铰接在所述调节段与所述支撑段的连接点处，所述第三铰接部与所述足盘之间铰接有所述第三连杆。

作为优选，所述支撑段的底端设置有足套，所述足盘呈水平放置时，所述足盘的弧形凸面的最低点与所述足套的最低点共面，所述支撑部由所述足套及所述足盘组成。

作为优选，所述调节段上设置有空心槽，所述空心槽内嵌设有滑块，所述空心槽内对应所述滑块设置有传动螺杆，所述滑块与所述传动螺杆螺纹连接，所述连杆机构铰接在所述滑块上。

作为优选，所述机械脚共设置有六个，在所述装置主体的两侧均设置有三个，设置在所述装置主体两端的所述机械脚对称设置，设置在所述装置主体两侧中间处的所述机械脚错位设置。

作为优选，所述联动件自上而下设置有两组，所述联动件包括三个连接头，所述联动件的其中两个连接头铰接位于所述装置主体同一侧的前后两端的两个所述机械脚，所述联动件的另一连接头铰接位于所述装置主体另一侧中间处的所述机械脚。

作为优选，所述联动件包括上联动件及下联动件，所述上联动件与所述下联动件之间的距离值大于所述摇杆的长度值。

作为优选，所述动力源包括第一电机及第二电机，所述第一电机与所述第二电机反向设置；所述第一电机的输出轴连接位于所述装置主体一侧中间位置处的所述机械脚，所述第二电机的输出轴连接位于所述装置主体另一侧中间位置处的所述机械脚。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的一种行走装置，通过巧妙设置有联动件，使得位于装置主体两侧的机械脚能进行交替运行，并且当其中一个联动件提起时，剩下的机械脚仍能稳定支撑住该行走装置；通过控制联动件的交替运行，以实现多足机械人的踏进行走；并且本实用新型的行走装置，易于控制、制作成本低，能有效适用于各种环境，便于推广应用。

2、同时，本实用新型提供的一种机械脚，设置有半向铰接件，设置在半向铰接件上的第二铰接部及第三铰接部由于为同侧设置，所述第二铰接部及第三铰接部的最大运动幅度为与板件本体平行，最小运动幅度为与板件本体垂直，因此，本实用新型中的机械脚存在两种运动状态：

第一种状态即将足盘提起仅由足套与地面接触，此时机械脚与地面的接触面积最小，适用于在硬质地面上行走，能有效减少对机械脚的磨损；

第二种状态即足盘水平放置，此时足盘上的弧形凸面的最低点与足套的最低点共面，并抵接地面，此时机械脚与地面的接触面积逐渐变大，适用于在软质地面上行进；

并且，处于第二种运动状态时的机械脚，还可作为船桨使用，使得具备浮力的结构能在水中行进；当在水中行进时仅启动一个电机便可实现在水中的转弯操作。

3、本实用新型中在所述支撑杆上设置有传动螺杆，可通过设置电子控制装置，实现对足盘位置的实时调控，可提高对该行走装置的自动化控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型行走装置的结构示意图。

图2为本实用新型机械脚的结构示意图。

图3为本实用新型行走方法的系统流程示意图。

其中：1-行走装置，11-装置主体，12-动力源，13-联动件，14-机械脚，141-调节段，1411-滑块，1412-传动螺杆，142-支撑段，143-半向铰接件，1431-第一连杆，1432-第二连杆，1433-第三连杆，144-足盘，145-足套，15-内腔室，16-摇杆，17-连接杆。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施例1

如图1-2所示，本实施例中提供一种多足机械人的多步态行走装置1，主要包括装置主体11、联动件13及机械脚14。

所述装置主体11呈矩形设置，所述装置主体11内设置有内腔室15，所述内腔室15设置有用于提供装置行进动力的动力源12；作为一种优选的方案，所述动力源12包括第一电机及第二电机，所述第一电机与所述第二电机的输出轴的朝向方向为反向设置。

所述机械脚14设置在所述装置主体11的两侧，单侧设置的所述机械脚14至少设置有三个，所述机械脚14的一端铰接有连接杆17，所述连接杆17通过铰接摇杆16铰接连接所述装置主体11，所述机械脚14的另一端设置有与地面的接触面积可变换的支撑部。更具体地，所述机械脚14共设置有六个，在所述装置主体11的两侧均设置有三个，设置在所述装置主体11两端的所述机械脚14对称设置，设置在所述装置主体11两侧中间处的所述机械脚14错位设置。所述第一电机的输出轴连接位于所述装置主体11一侧中间位置处的所述机械脚14，所述第二电机的输出轴连接位于所述装置主体11另一侧中间位置处的所述机械脚14。

所述机械脚14包括支撑杆及辅助支撑结构；所述支撑杆包括调节段141及支撑段142，所述调节段141及所述支撑段142顺次连接设置；所述辅助支撑结构包括设置有弧形凸面的足盘144，所述足盘144的弧形凸面朝向地面设置，所述足盘144的一端铰接所述支撑段142的底端，所述足盘144的另一端铰接有连杆机构，所述连杆机构的一端铰接所述足盘144，所述连杆机构的另一端可滑动地套设在所述调节段141上。

所述辅助支撑结构还包括半向铰接件143，所述半向铰接件143包括板件本体，所述板件本体的上端面设置有第一铰接部，所述板件本体的下端面设置有第二铰接部及第三铰接部；所述连杆机构包括第一连杆1431、第二连杆1432及第三连杆1433，所述第一铰接部与所述调节段141之间铰接有所述第一连杆1431，所述第二连杆1432的一端铰接所述第二铰接部，所述第二连杆1432的另一端铰接在所述调节段141与所述支撑段142的连接点处，所述第三铰接部与所述足盘144之间铰接有所述第三连杆1433。

作为一种优选的方案，所述支撑段142的底端设置有足套145，所述足盘144呈水平放置时，所述足盘144的弧形凸面的最低点与所述足套145的最低点共面，所述支撑部由所述足套145及所述足盘144组成。所述调节段141上设置有空心槽，所述空心槽内嵌设有滑块1411，所述空心槽内对应所述滑块1411设置有传动螺杆1412，所述滑块1411与所述传动螺杆1412螺纹连接，所述连杆机构铰接在所述滑块1411上。

所述联动件13设置在所述机械脚14与所述连接杆17的铰接端，所述联动件13同时铰接位于所述装置主体11同一侧的至少两个机械脚14及所述装置主体11另一侧的至少一个机械脚14；每一所述联动件13均对应设置有所述动力源12，所述动力源12的动力输出端固定连接所述摇杆16。作为一种优选的方案，所述联动件13自上而下设置有两组，所述联动件13包括三个连接头，所述联动件13的其中两个连接头铰接位于所述装置主体11同一侧的前后两端的两个所述机械脚14，所述联动件13的另一连接头铰接位于所述装置主体11另一侧中间处的所述机械脚14。所述联动件13包括上联动件及下联动件，所述上联动件与所述下联动件之间的距离值大于所述摇杆16的长度值。

实施例2

如图3所示，为了便于对本方案的进一步理解，此处提供一种多足机械人的多步态行走方法，适用于以上所述的多步态行走装置1，包括以下步骤：

第一步、确定该多步态行走装置1需要行进作业的地面环境，所述地面环境包括硬质地面、软质地面以及水面。

第二步、根据所需行进的地面环境变换所述支撑部与行进地面之间的接触面积；其中，

当作业环境为硬质地面时，调节传动螺杆1412，使得辅助支撑机构中的足盘144向上提起，从而将所述支撑部与地面的接触面积调节为最小状态；当为软质地面或水面时，调节传动螺杆1412，使得足盘144向下摆动至水平位置，即将所述支撑部的接触面积调节为最大状态；此时的机械脚14还能用作船桨，以适应水中行进运动。

第三步、驱动动力源12，带动摇杆16进行转动，使得所述摇杆16带动所述连接杆17运动，从而使得所述联动件13能带动其上连接的所述机械脚14进行圆周式的往复运动；

第四步、交替驱动与所述联动件13分别关联的动力源12，使得所述联动件13之间所运行的频率不一致，从而实现该多步态行走装置1的向前踏进行走。

当在水中行进时，可仅驱动动力源12中的其中一个电机，从而实现行走装置1在水中的转弯。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。