一种重心可调的常速电驱动四足机器人及其使用方法与流程

本发明涉及一种重心可调的常速电驱动四足机器人及其使用方法。

背景技术：

现有的四足机器人通常用于并联五杆机构的伺服电机驱动，适用过程中需频繁变速、换向，而该频繁变速、换向容易带来冲击、能量损耗等问题，并且伺服电机成本较高。另外，现有的四足机器人在有一定坡度的路面上无法平稳地行走，通常需要通过调整机器人的步态，增加了控制难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种重心可调的常速电驱动四足机器人及其使用方法，该四足机器人可调整重心以便在有一定坡度的路面上比较平稳地行走。

本发明的技术方案在于：一种重心可调的常速电驱动四足机器人，包括机架，所述机架的前部两侧设置有分别由安装于机架上的第一曲柄摇杆机构驱动并前后错开摆动的前部小腿杆，机架的后部两侧分别设置有由安装于机架上的第二曲柄摇杆机构驱动并错开摆动的后部小腿杆，所述前部小腿杆和后部小腿杆的下端分别设置有防滑足端，所述机架的下部设置有重心调整装置。

进一步地，所述重心调整装置包括前后端分别经轴承座连接于机架下部的丝杆，所述丝杆上螺接有滚珠螺母，所述滚珠螺母上固定有上端与设置于机架下侧面上的横向导轨滑动配合的配重块，所述机架的后部设置有输出端与丝杆后端相连接的卧式电机。

进一步地，所述第一曲柄摇杆机包括卧式设置于机架前部两侧的第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端设置有第一曲柄轮，所述第一曲柄轮与对应侧前部小腿杆的上端转动连接，所述机架的中部两侧卧式设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端设置有第二曲柄轮，所述第二曲柄轮上铰接有第一连杆，所述第一连杆的另一端铰接有前部大腿杆，所述前部大腿杆的另一端与对应侧的前部小腿杆的中部相铰接，第一连杆的中部铰接有第一摇杆，所述第一摇杆的另一端分别与对应设置于机架上侧的第一固定座转动连接。

进一步地，位于机架一侧的前部小腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的前部小腿杆的上端铰接点错开180°；位于机架一侧的前部大腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的前部大腿杆的上端交接点错开180°；位于同一侧的前部大腿杆的上端铰接点和前部小腿杆的上端铰接点错开90°；所述第一固定座设置于机架侧部并靠近第一驱动电机。

进一步地，所述第二曲柄摇杆机构包括卧式设置于机架后部两侧的第三驱动电机，所述第三驱动电机的的输出端分别设置有第三曲柄轮，所述第三曲柄轮与对应侧后部小腿杆的上端转动连接，所述机架的中部两侧卧式设置有第四驱动电机，所述第四驱动电机的输出端设置有第四曲柄轮，所述第四曲柄轮上铰接有第二连杆，所述第二连杆的另一端铰接有后部大腿杆，所述后部大腿杆的另一端与对应侧的后部小腿杆的中部相铰接，第二连杆的中部铰接有第二摇杆，所述第二摇杆的另一端与对应设置于机架上侧的第二固定座转动连接。

进一步地，位于机架一侧的后部小腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的后部小腿杆的上端铰接点错开180°；位于机架一侧的后部大腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的后部大腿杆的上端交接点错开180°；位于同一侧的后部大腿杆的上端铰接点和后部小腿杆的上端铰接点错开90°；所述第二固定座设置于机架侧部并靠近第三驱动电机。

进一步地，所述防滑足端的两侧分别经斜向肋板41与前部小腿杆或后部小腿杆固定连接，所述防滑足端由橡胶制成。

一种应用于重心可调的常速电驱动四足机器人的使用方法，包括以下步骤：

（1）通过控制第一驱动电机和第二驱动电机分别控制前部小腿杆行走；通过控制第三驱动电机和第四驱动电机分别控制后部小腿杆行走；

（2）当遇到上坡时，通过卧式电机驱动配重块向前移动来使机器人的重心前移动；当遇到下坡时，通过卧式电机驱动配重块向后移动来使机器人的重心后移。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：1.采用双常速电机驱动的腿部机构，避免了传统并联五杆机构的伺服电机频繁变速、换向所带来的冲击、能量损耗的问题，而且常速电机的成本也比较低，提高经济性。2.通过重心调整装置机器人可以实现在有一定坡度的路面上比较平稳地行走，而不用通过调整机器人的步态，降低的控制难度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的图1的a-a剖视图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图4

一种重心可调的常速电驱动四足机器人，包括机架10，所述机架的前部两侧设置有分别由安装于机架上的第一曲柄摇杆机构驱动并前后错开摆动的前部小腿杆20，机架的后部两侧分别设置有由安装于机架上的第二曲柄摇杆机构驱动并错开摆动的后部小腿杆30，所述前部小腿杆和后部小腿杆的下端分别横向设置有防滑足端40，所述机架的下部设置有重心调整装置。

本实施例中，所述防滑足端的两侧分别经斜向肋板41与前部小腿杆或后部小腿杆固定连接，所述防滑足端由橡胶制成。

本实施例中，所述重心调整装置包括前后端分别经轴承座55连接于机架下部的丝杆51，所述丝杆上螺接有滚珠螺母52，所述滚珠螺母上固定有上端与设置于机架下侧面上的横向导轨11滑动配合的配重块53，所述机架的后部设置有输出端与丝杆后端相连接的卧式电机54，从而在有一定坡度的路面上行走时，通过调整配重块的位置来调整整个机器人的重心。

本实施例中，所述第一曲柄摇杆机包括卧式设置于机架前部两侧的第一驱动电机21，所述第一驱动电机的输出端分别经联轴器连接有第一曲柄轮22，所述第一曲柄轮与对应侧前部小腿杆的上端转动连接，所述机架的中部两侧卧式设置有第二驱动电机23，所述第二驱动电机的输出端联轴器连接有第二曲柄轮24，所述第二曲柄轮上铰接有第一连杆25，所述第一连杆的另一端铰接有前部大腿杆26，所述前部大腿杆的另一端与对应侧的前部小腿杆的中部相铰接，第一连杆的中部铰接有第一摇杆27，所述第一摇杆的另一端分别与对应设置于机架上侧的第一固定座28转动连接。从而通过第一曲柄摇杆机构来驱使前部小腿杆前后摆动。

本实施例中，位于机架一侧的前部小腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的前部小腿杆的上端铰接点错开180°（前后错位），位于机架一侧的前部大腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的前部大腿杆的上端铰接点错开180°（上下错位）；位于机架一侧的前部大腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的前部大腿杆的上端交接点错开180°（前后错位）；位于同一侧的前部大腿杆的上端铰接点和前部小腿杆的上端铰接点错开90°（以第二曲柄轮为基准顺时针计算）；所述第一固定座设置于机架侧部并靠近第一驱动电机。

本实施例中，所述第二曲柄摇杆机构包括卧式设置于机架后部两侧的第三驱动电机31，所述第三驱动电机的的输出端分别联轴器连接有第三曲柄轮32，所述第三曲柄轮与对应侧后部小腿杆的上端转动连接，所述机架的中部两侧卧式设置有第四驱动电机33，所述第四驱动电机的输出端联轴器连接有第四曲柄轮34，所述第四曲柄轮上铰接有第二连杆35，所述第二连杆的另一端铰接有后部大腿杆36，所述后部大腿杆的另一端与对应侧的后部小腿杆的中部相铰接，第二连杆的中部铰接有第二摇杆37，所述第二摇杆的另一端与对应设置于机架上侧的第二固定座38转动连接。从而通过第二曲柄摇杆机构来驱使后部小腿杆前后摆动。

本实施例中，位于机架一侧的后部小腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的后部小腿杆的上端铰接点错开180°（前后错位）；位于机架一侧的前部大腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的前部大腿杆的上端铰接点错开180°（上下错位）；位于机架一侧的后部大腿杆的上端铰接点和位于机架另一侧的后部大腿杆的上端交接点错开180°；位于同一侧的后部大腿杆的上端铰接点和后部小腿杆的上端铰接点错开90°（以第三曲柄轮为基准顺时针计算）；所述第二固定座设置于机架侧部并靠近第三驱动电机。

本实施例中，所述第一至第四曲柄轮的周部沿周向分别间隔设置有四个铰接孔，相邻两交接孔之间的夹角为90°，从而与对应的杆件相铰接。

本实施例中，该四足机器人配有控制系统，以便控制前部小腿杆、后部小腿杆协调运转（例如，通过控制第一驱动电机和第二驱动电机分别控制前部小腿杆行走；通过控制第三驱动电机和第四驱动电机分别控制后部小腿杆行走，并协调前部小腿杆和后部小腿杆），并控制配置块的位置来控制机器人的重心。

当机器人需要在有一定斜度的坡上进行较稳定地行走而不倾倒时，通过启动重心调整装置来使得机器人的重心前移，以实现机器人较为平稳地上坡运动。

一种应用于重心可调的常速电驱动四足机器人的使用方法，包括以下步骤：

（1）通过控制第一驱动电机和第二驱动电机分别控制前部小腿杆行走；通过控制第三驱动电机和第四驱动电机分别控制后部小腿杆行走；

（2）当遇到上坡时，通过卧式电机驱动配重块向前移动来使机器人的重心前移动；当遇到下坡时，通过卧式电机驱动配重块向后移动来使机器人的重心后移。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的重心可调的常速电驱动四足机器人并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。