CN102381380B - 新型并联腿结构四足步行器 - Google Patents

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Abstract

一种新型并联腿结构四足步行器，包括机架，还包括四条结构相同的并联腿，所述四条并联腿安装于机架的下方，每条并联腿包括腿部机架、三个直线驱动器、三个连接件、T型腿、足部。单条并联腿具有三个支链，实际作业时，三个直线驱动器的协同作业可以驱动足部进行空间运动。足部采用缓冲连接，可在一个迈步周期内完成减震储能再利用。四条腿采用对称布置或同向布置，通过一定的步态可实现机器人的全方位运动。本发明结构简单、控制容易，运动精度高，具有高速响应能力及高承载能力，适用于野外复杂的非结构地形条件下的高速、高负载运输作业及危险环境作业。

Description

新型并联腿结构四足步行器
技术领域
本发明涉及机械工程中机器人技术领域，具体是一种新型并联腿结构四足步行器。
背景技术
高速、高承载四足步行器是模仿四足动物运动形式的特种机器人，该类机器人能够在复杂的非结构环境中稳定的行走，可以代替人完成许多危险作业，在军事、矿山开采、核能工业、星球表面探测、消防及营救、建筑业、农林采伐、示教娱乐等行业 有着许多潜在的应用前景。长期以来，四足步行器技术一直是国内外机器人领域研究的热点之一。与串联腿结构相比，并联腿结构的应用可大大提高机器人的结构强度和稳定性，对提高步行器载重/自重比有着非常重要的意义；同时，直线驱动器结构简单、布置容易，使用直线驱动器可以使步行器腿部结构更加简单、紧凑，并可以提高步行器的驱动力和运动速度。 
经检索发现，申请号为200910098461.6，申请日为2009年5月8日的中国发明专利公开了一种《机器人腿结构》，用于拟人机器人的腿部。该发明包括基座和运动平台，基座通过传动机构与运动平台连接；传动机构包括固定在基座上的电机和与电机连接的运动单元；运动单元包括能使机器人腿机构向后摆动的第一运动单元和使运动平台下压或上提的第二运动单元；第一运动单元包括一顶端固定在基座上的支撑杆，与第一电机连接第一丝杆机构和一与运动平台铰接的第一定长杆；第一定长杆包括直杆部分和向外凸出的凸块部分，支撑杆的与直杆部分铰接，第一丝杆机构与凸块部分铰接；第二单元包括与第二电机连接的第二丝杆机构和与运动平台铰接的第二定长杆，第二丝杆机构与第二定长杆铰接。申请号为200910005416.1，申请日为2009年1月14日的中国发明专利公开了《一种四足仿生步行机构》，其主要特征在于：四足步行机构可以在复杂环境中前进、后退、转弯，同时对侧向冲击有很稳定的姿态保持能力；四足步行机构的结构简单紧凑，提高了步行机构的承载能力，使其具有更高的应用价值；该发明还具有较强的延展性，可以向四足以上偶数对步行机构拓展。但是该步行机构的结构为串联结构。目前尚未检索到纯并联机构腿在四足机器人领域的应用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种新型并联腿结构四足步行器。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种新型并联腿结构四足步行器，包括机架，还包括四条结构相同的并联腿，所述四条并联腿安装于机架的下方。
所述并联腿包括：腿部机架、第一直线驱动器、第一连接件、第二直线驱动器、第二连接件、第三直线驱动器、第三连接件、T型腿和足部，其中，腿部机架位于机架的下方，并固定连接在机架上， 第一连接件与腿部机架活动连接，第一直线驱动器的一端与第一连接件活动连接，第一直线驱动器的另一端与T型腿活动连接；第二连接件与腿部机架活动连接，第二直线驱动器的一端与第二连接件活动连接，第二直线驱动器的另一端与T型腿活动连接；第三连接件与腿部机架活动连接，第三直线驱动器的一端与第三连接件活动连接，第三直线驱动器的另一端固定连接在T型腿上；足部位于T型腿的底部，并与T型腿之间相连接。
所述第一连接件、第二连接件及第三连接件为o型。
所述活动连接为铰链连接。
所述足部与T型腿之间的连接为弹性缓冲连接。
所述四条并联腿的布置方式采用对称布置或同向布置。
实际作业时，每条并联腿具有三个驱动自由度，三个直线驱动器可以驱动足部进行空间运动。四条腿通过一定的步态可实现机器人的全方位运动。
本发明所采用的并联腿结构提高了四足机器人腿部结构的承载力和灵活性；直线驱动器布置容易，使机器人腿部结构更加简单、紧凑，还提高了机器人的驱动力和运动速度；足部的缓冲可以减少机器人运动过程中的震荡冲击，同时为下一次迈步积蓄能量。本发明结构简单、制造方便，控制容易，运动精度高，具有高速响应能力及高承载能力，适用于野外复杂的非结构地形条件下的高速、高负载运输作业及危险环境作业。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图1中，1为机架，2为腿部机架，3为第一直线驱动器，4为第一连接件，5为第二直线驱动器 ，6为第二连接件，7为第三直线驱动器 ，8为第三连接件， 9为T型腿，10为足部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
图1为本发明结构示意图。如图1所示，本发明主要包括：机架1和四条结构相同的并联腿。
每条并联腿包括腿部机架2、第一直线驱动器3、第一连接件 4、第二直线驱动器 5、第二连接件 6、第三直线驱动器 7、第三连接件 8、T型腿 9、足部 10。腿部机架2固连在机架上， 第一连接件 4通过铰链与腿部机架2连接，第一直线驱动器3的一端通过铰链与第一连接件 4连接，另一端通过铰链与T型腿 9连接；第二连接件 6通过铰链与腿部机架 2连接，第二直线驱动器 5的一端通过铰链与第二连接件 6连接，另一端通过铰链与T型腿 9连接；第三连接件 8通过铰链与腿部机架 2连接，第三直线驱动器 7的一端通过铰链与第三连接件 8连接，另一端固连在T型腿 9上；足部 10与T型腿 9之间为弹性缓冲连接。
本发明中的第一连接件、第二连接件及第三连接件为o型。
本发明中的四条并联腿的布置方式可采用对称布置或同向布置。
本发明中采用的三个直线驱动器可根据应用情况替换为任意类型能满足驱动要求的直线驱动***。
实际作业时，每条并联腿具有三个驱动自由度，三个直线驱动器可以驱动足部进行空间运动。第一直线驱动器和第二直线驱动器同时伸长或缩短，第三直线驱动器缩短，可带动T型腿向前或向后摆动；第一直线驱动器伸长或缩短的同时第二直线驱动器对应缩短或伸长，可带动T型腿向外或向内侧摆动；三个直线驱动器同时伸长或缩短，可调整并联腿的整体长度，用于越过障碍。
四条腿通过一定的步态可实现机器人的全方位运动。

Claims (3)

1.一种新型并联腿结构四足步行器，包括机架，还包括四条结构相同的并联腿，所述四条并联腿安装于机架的下方；其特征在于，所述并联腿包括：腿部机架、第一直线驱动器、第一连接件、第二直线驱动器、第二连接件、第三直线驱动器、第三连接件、T型腿和足部，其中，腿部机架位于机架的下方，并固定连接在机架上，第一连接件与腿部机架活动连接，第一直线驱动器的一端与第一连接件活动连接，第一直线驱动器的另一端与T型腿活动连接；第二连接件与腿部机架活动连接，第二直线驱动器的一端与第二连接件活动连接，第二直线驱动器的另一端与T型腿活动连接；第三连接件与腿部机架活动连接，第三直线驱动器的一端与第三连接件活动连接，第三直线驱动器的另一端固定连接在T型腿上；足部位于T型腿的底部，并与T型腿之间相连接。
2.根据权利要求1所述的新型并联腿结构四足步行器，其特征在于，所述足部与T型腿之间的连接为弹性缓冲连接。
3.根据权利要求1所述的新型并联腿结构四足步行器，其特征在于，所述四条并联腿的布置方式采用对称布置或同向布置。
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