CN108394485B - 一种基于气动***的多功能多足仿生机器人*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于气动***的多功能多足仿生机器人***，以气动肌肉和气缸驱动多足机器人支腿，具有完全工作模式自由切换和增加功能的效果。所述的仿人下肢主要由支腿、电机、气动肌肉、气缸、轮子组成。多个气缸驱动四个支腿协调驱动多足机器人运动，当需要排爆、侦测等工作时，多根气动肌肉构成的支腿与气缸驱动的后面两个支腿一起驱动多足机器人正常越障前行，气缸驱动的前面两个支腿在电机的驱动下，与气缸一起作用转化为可以作业的手臂。本发明以电机、气缸、气动肌肉驱动，具有结构简单紧凑，多种工作模式自由切换、功能多样化的特点，可用于越障、排爆、侦查等任务。
Description
技术领域
本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于气动***的多功能多足仿生机器人***。
背景技术
多足机器人能够适应复杂的地形环境，可用于越障、救灾、***等功能，中国专利201310084564.3、201410653477.X、201410592518.9、201510968980.9、201510259869.2、201510878285.3、201510627562.3、201610251448.X、201610074526.3、201610531554.3、201610150000.9、201610304394.9、201610254812.8、201610211130.9、201610389714.5、201611244521.7、201710540136.5、201710450103.1、201710109017.4、201710271810.4分别研究了不同结构的多足机器人用于越障。中国专利201510670843.7、201610236096.0在多足机器人的基础上设置机械手以增加功能，但是上述其结构过于复杂，容易出现故障，并且复杂的构造难以控制。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种基于气动***的多功能多足仿生机器人***，本发明结构简单紧凑，多种工作模式自由切换、功能多样化等优点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于气动***的多功能多足仿生机器人***，其特征在于，该***包括底盘、四只支腿和辅助支撑，所述的底盘包括两个U形机构和电机，所述的U形机构的两个自由端均分别为一个支腿固定板和气缸一，两个支腿固定板的一端均固定连接在连接板上，每个支腿固定板的两端均与一个气缸的两端可转动连接，所述的两个U形机构背对背布置，所述的电机的底座固定在其中一个U形的机构的连接板上，电机的输出轴通过连接件与另一个U形机构的连接板连接；
所述的支腿包括气缸二、可转动连接的支腿第一段板和支腿第二段板，所述的气缸二的一端与所述的支腿第一段板的一端可转动连接，另一端与所述的支腿第二段板可转动连接；所述的支腿第一段板的一端与所述的支腿固定板的一端可转动连接；
所述的辅助支撑包括气动肌肉连接板、多个气动肌肉、轮子，所述的气动肌肉连接板的一边与和电机底座相连的U形机构的两个支腿固定板的端部固定连接，另一边与所述的气动肌肉的一端固定连接，所述的气动肌肉的另一端与所述的轮子可转动连接。
进一步地，所述的气动肌肉通过轮子支撑架与所述的轮子可转动连接。
进一步地，所述的气缸一的两端均通过连接件与所述的支腿固定板的两端可转动连接。
进一步地，所述的电机可替换为气动马达、气动旋转气缸。
进一步地，所述的支腿第一段板和支腿第二段板均为桁架结构，且均由左右两块板组成。
本发明的有益效果是：
1.本发明利用气缸驱动多足关节，可以同时关节协调运动；
2.本发明利用气动肌肉驱动支腿根据工作状态需要，选择其不工作或者充气作为支腿；
3.本发明由于采用了气动肌肉驱动，可以实现主动作为支腿和被动随气缸驱动多足机器人运动，在保证稳定运动的同时可以大大增加多足机器人的前支腿的效用。
附图说明
图1是多功能多足仿生机器人机械结构图；
图2是多功能多足仿生机器人单支腿机械结构图；
图3是多功能多足仿生机器人前支腿整体转动效果图；
图中：支腿一1、连接板一2、连接板二3、电机4、连接板三5、支腿二6、气动肌肉连接板7、支腿三8、支腿四9、气动肌肉一10、气动肌肉二11、气动肌肉三12、轮子支撑架13、轮子14、支腿固定板15、杆端关节轴承一16、连接件一17、气缸固定件一18、气缸一19、连接件二20、连接件三21、支腿第一段板22、连接件四23、连接件五24、支腿第二段板25、气缸二26、杆端关节轴承二27。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2、3所示，一种基于气动***的多功能多足仿生机器人***包括：支腿一1、连接板一2、连接板二3、电机4、连接板三5、支腿二6、气动肌肉连接板7、支腿三8、支腿四9、气动肌肉一10、气动肌肉二11、气动肌肉三12、轮子支撑架13、轮子14、支腿固定板15、杆端关节轴承一16、连接件一17、气缸固定件一18、气缸一19、连接件二20、连接件三21、支腿第一段板22、连接件四23、连接件五24、支腿第二段板25、气缸二26、杆端关节轴承二27。
其中，因四个支腿的组成和连接方式相同，仅以其中一个支腿为例进行说明。
支腿一1和支腿三8的支腿固定板15的一端固定连接在连接板一2的两端，支腿二6与支腿四9的支腿固定板15的一端固定连接在连接板三5的两端，每个支腿固定板15的一端通过气缸固定件一18与气缸一19的一端可转动连接，支腿一1和支腿三8、支腿二6与支腿四9对称布置，电机4的底座固定在连接板三5上，电机4的输出轴通过连接板二3与连接板一2连接，气动肌肉连接板7的一边与支腿二6与支腿四9的支腿固定板15的一端固定连接，另一边与气动肌肉一10、气动肌肉二11、气动肌肉三12的一端可转动连接，气动肌肉一10、气动肌肉二11、气动肌肉三12的另一端与轮子支撑架13可转动连接，轮子14与轮子支撑架13可转动连接。
以支腿四9为例说明单根支腿的连接情况，气缸一19的另一端通过杆端关节轴承一16、连接件二20与支腿第一段板22可转动连接，连接件一17一端与支腿固定板15固定连接，另一端与支腿第一段板22可转动连接，连接件一17、连接件二20、连接件三21同时具有连接支腿第一段板22左右两部分的作用；支腿第一段板22与支腿第二段板25通过连接件四23可转动连接，气缸二26一端通过连接件三21与支腿第一段板22可转动连接，另一端通过杆端关节轴承二27与支腿第二段板25可转动连接。
为减轻重量和方便连接，支腿第一段板和支腿第二段板均为桁架结构，且均由左右两块板组成。
当正常越障时，通过控制支腿一1、支腿二6、支腿三8、支腿四9的各气缸协调动作实现，气动肌肉一10、气动肌肉二11、气动肌肉三12不工作，仅随着***移动；当需要切换工作模式时，气动肌肉一10、气动肌肉二11、气动肌肉三12充气，与支腿二6、支腿四9一起驱动整个***前行，电机4分别通过连接板二3、连接板一2带动支腿一1、支腿三8旋转，可在支腿一1、支腿三8上安装各种传感器如摄像头、机械夹等零部件，具用于物体的侦测和抓取，轮子14足够配重平衡，电机4可以采用气动马达、气动旋转气缸替代，效果一致。支腿二6、支腿四9结构与图2中一致，支腿一1、支腿三8结构一致，可以与支腿二6、支腿四9结构不一致，在支腿固定板15与支腿第一段板22、支腿第一段板22与支腿第二段板25之间均采用球铰连接，通过增加驱动气缸的数量或者气缸以一定角度安装的方法，驱动支腿一1、支腿三8同时具有前后、左右和环转三个方向的运动，大大增加支腿一1、支腿三8的工作范围和运动空间，通过控制各支腿气缸、气动肌肉、电机可以实现***关节运动到预定的位姿。
本发明，通过控制各气缸、气动肌肉、电机，实现多足机器人工作模式的切换和位姿的控制，可以实现越障、排爆、侦测等任务，并且可以实现精确的轨迹控制，本发明拥有其他多足机器人无法比拟的优势。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于气动***的多功能多足仿生机器人***，其特征在于，该***包括底盘、四只支腿和辅助支撑，所述的底盘包括两个U形机构和电机，所述的U形机构的两个自由端均分别为一个支腿固定板和气缸一，两个支腿固定板的一端均固定连接在连接板一上，每个支腿固定板的一端与气缸一的一端可转动连接，所述的两个U形机构背对背布置，所述的电机的底座固定在其中一个U形的机构的连接板三上，电机的输出轴通过连接板二与另一个U形机构的连接板一连接；
所述的支腿包括气缸二、可转动连接的支腿第一段板和支腿第二段板，所述的气缸二的一端与所述的支腿第一段板的一端可转动连接，所述的气缸二的另一端与所述的支腿第二段板可转动连接；所述的支腿第一段板的一端与所述的支腿固定板的一端可转动连接；
所述的辅助支撑包括气动肌肉连接板、多个气动肌肉、轮子(14)，所述的气动肌肉连接板的一边与和电机底座相连的U形机构的两个支腿固定板的端部固定连接，另一边与所述的气动肌肉的一端固定连接，所述的气动肌肉的另一端与所述的轮子(14)可转动连接；
所述的气动肌肉通过轮子支撑架(13)与所述的轮子可转动连接；
所述的气缸一的一端通过气缸固定件一与所述的支腿固定板的一端连接，所述的气缸一的另一端通过杆端关节轴承一、连接件二与支腿第一段板可转动连接；
所述的支腿第一段板和支腿第二段板均为桁架结构，且均由左右两块板组成；
当正常越障时，通过控制四只支腿的各气缸协调动作实现，多个气动肌肉不工作，仅随着***移动；当需要切换工作模式时，多个气动肌肉充气，与位于前端的两个支腿一起驱动整个***前行，所述的电机分别通过两个所述的连接板带动位于后端的两个支腿旋转，通过控制各支腿气缸、气动肌肉、电机实现***关节运动到预定的位姿。
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