CN109911053B - 一种多连杆仿生机械腿及爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及行走机器人领域，具体涉及一种多连杆仿生机械腿及爬行机器人。一种多连杆仿生机械腿，包括基体、驱动部件、摇杆、第一连杆、中间四连杆机构和输出四连杆机构；驱动部件包括舵机和安装在舵机输出轴上的舵机盘；输出四连杆机构6与中间四连杆机构5的两杆相铰接，中间四连杆机构5驱动输出四连杆机构6工作，输出四连杆机构6的输出杆外延，达到指定轨迹的运动。所述的基体、舵机盘、摇杆和第一连杆构成曲柄摇杆机构，基体为固定机架，舵机盘为曲柄；所述的中间四连杆机构由摇杆、第一连杆、第二连杆和折板组成；所述的输出四连杆机构由摇杆的一段、折板、第三连杆和输出杆组成。

Description

一种多连杆仿生机械腿及爬行机器人

技术领域

本发明涉及行走机器人领域，具体涉及一种多连杆仿生机械腿及爬行机器人。

背景技术

仿生机器人是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。具体行动灵活，适应多工况的环境，然而现有的机构复杂，关节受力不均衡。

国家知识产权局于2016.08.03公开了公开号为CN105818881A，专利名称为连杆机构仿生机械腿及其四足机器人，包括小腿杆、用于驱动小腿杆抬腿的大腿主驱动部分和用于驱动小腿杆迈步的大腿副驱动部分，还包括依次铰接于大腿主驱动部分的动力输出端、大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第一连杆和两端分别铰接于大腿副驱动部分的动力输出端、小腿杆的第二连杆，所述大腿副驱动部分的动力输出端、第一连杆、小腿杆和第二连杆以相互的铰接点为支点形成可变形的平行四边形连杆机构；所述大腿主驱动部分为曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构的摇杆形成大腿主动杆作为大腿主驱动部分的动力输出端。

本专利与上述专利的技术方案不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种机构简单，轨迹丰富，驱动简单，受力可靠的多连杆仿生机械腿及爬行机器人。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种多连杆仿生机械腿，包括基体、驱动部件、摇杆、第一连杆、中间四连杆机构和输出四连杆机构；驱动部件包括舵机和安装在舵机输出轴上的舵机盘，舵机固定设置在基体上，摇杆的端部与基体相转动连接，第一连杆的一端与舵机盘的偏心位置相铰接，第一连杆的另一端与摇杆的中部相转动连接；所述的基体、舵机盘、摇杆和第一连杆构成曲柄摇杆机构，基体为固定机架，舵机盘为曲柄；中间四连杆机构的两已知运动杆件为摇杆和第一连杆，输出四连杆机构与中间四连杆机构的两杆相铰接，中间四连杆机构驱动输出四连杆机构工作，输出四连杆机构的输出杆外延，达到指定轨迹的运动。

作为优选，所述的中间四连杆机构由摇杆、第一连杆、第二连杆和折板组成，其中摇杆和第一连杆作动力输入；第二连杆铰接在第一连杆上，第一连杆铰接在摇杆上；所述的折板上设置有三个铰接孔。

作为优选，所述的摇杆上设置有四个铰接点，第二铰接点内凹，设置有铰接柱，第一铰接点和第四铰接点设置有铰接孔，第三铰接点设置有凸起的铰接柱。

作为优选，所述的输出四连杆机构由摇杆的一段、折板、第三连杆和输出杆组成，其中摇杆和折板作动力输入，输出杆做动力输出，输出杆的形状为折形。

一种爬行机器人，采用上述技术方案的机械腿，共有前后左右四条腿，斜对侧的一对腿行动保持同步，对侧的一对腿保持异步，间歇运动使得爬行机器人完成爬行。

采用了上述技术方案的多连杆仿生机械腿及爬行机器人，输出点的轨迹由三个四杆机构复合组成，能模拟行走时关节的转动，仿生效果更好，更好的适应不用的地形；驱动力只需一个，方便控制，机构的刚度和精度也较高；连杆的布置相竖直方向靠近，一方面增加了机械腿的长度，另一方面能减小传动角，在站立状态能使受力方向接近连杆的轴向，减小杆的弯曲，受力更合理。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为中间四连杆机构的结构示意图。

图3为摇杆的侧视图。

图4为输出四连杆机构的结构示意图。

图5为爬行机器人的俯视图。

具体实施方式

如图1所示，所述的一种多连杆仿生机械腿包括基体1、驱动部件2、摇杆3、第一连杆4、中间四连杆机构5和输出四连杆机构6；驱动部件2包括舵机和安装在舵机输出轴上的舵机盘，舵机固定设置在基体1上，摇杆3的端部与基体1相转动连接，第一连杆4的一端与舵机盘的偏心位置相铰接，第一连杆4的另一端与摇杆3的中部相转动连接；所述的基体1、舵机盘、摇杆3和第一连杆4构成曲柄摇杆机构，基体1为固定机架，舵机盘为曲柄；中间四连杆机构5的两已知运动杆件为摇杆3和第一连杆4，输出四连杆机构6与中间四连杆机构5的两杆相铰接，中间四连杆机构5驱动输出四连杆机构6工作，输出四连杆机构6的输出杆外延，达到指定轨迹的运动。

如图2所示，所述的中间四连杆机构5由摇杆3、第一连杆4、第二连杆51和折板52组成，其中摇杆3和第一连杆4作动力输入；第二连杆51铰接在第一连杆4上，第一连杆4铰接在摇杆3上；所述的折板52上设置有三个铰接孔；所述的摇杆3如图3所示，摇杆3上设置有四个铰接点，第二铰接点32内凹，设置有铰接柱，第一铰接点31和第四铰接点34设置有铰接孔，第三铰接点设置有凸起的铰接柱。

如图4所示，所述的输出四连杆机构6由摇杆3的一段、折板52、第三连杆61和输出杆62组成，其中摇杆3和折板52作动力输入，输出杆62做动力输出，输出杆62的形状为折形，末端的尖点轨迹即行走姿态的轨迹。

所述的一种多连杆仿生机械腿在工作时，驱动部件2转动，在该曲柄摇杆机构中，使得摇杆3和第一连杆4摆动起来；而后摇杆3和第一连杆4作为驱动带动中间四连杆机构5运动，中间四连杆机构5的折板52和摇杆3作为驱动带动输出四连杆机构6工作，最后输出杆62末端的轨迹即模仿人行走的姿态。

如图5所示，所述的一种爬行机器人，共有前后左右四条腿，斜对侧的一对腿行动保持同步，对侧的一对腿保持异步，间歇运动使得爬行机器人完成爬行。

Claims (5)

1.一种多连杆仿生机械腿，包括基体（1）、驱动部件（2）、摇杆（3）和第一连杆（4），其特征在于还包括中间四连杆机构（5）和输出四连杆机构（6）；驱动部件（2）包括舵机和安装在舵机输出轴上的舵机盘，舵机固定设置在基体（1）上，摇杆（3）的端部与基体（1）相转动连接，第一连杆（4）的一端与舵机盘的偏心位置相铰接，第一连杆（4）的另一端与摇杆（3）的中部相转动连接；所述的基体（1）、舵机盘、摇杆（3）和第一连杆（4）构成曲柄摇杆机构，基体（1）为固定机架，舵机盘为曲柄；中间四连杆机构（5）的两已知运动杆件为摇杆（3）和第一连杆（4），输出四连杆机构（6）与中间四连杆机构（5）的两杆相铰接，中间四连杆机构（5）驱动输出四连杆机构（6）工作，输出四连杆机构（6）的输出杆外延，达到指定轨迹的运动。

2.根据权利要求1所述的一种多连杆仿生机械腿，其特征在于，所述的中间四连杆机构（5）由摇杆（3）、第一连杆（4）、第二连杆（51）和折板（52）组成，其中摇杆（3）和第一连杆（4）作动力输入；第二连杆（51）铰接在第一连杆（4）上，第一连杆（4）铰接在摇杆（3）上；所述的折板（52）上设置有三个铰接孔。

3.根据权利要求1所述的一种多连杆仿生机械腿，其特征在于，所述的摇杆（3）上设置有四个铰接点，第二铰接点（32）内凹，设置有铰接柱，第一铰接点（31）和第四铰接点（34）设置有铰接孔，第三铰接点设置有凸起的铰接柱。

4.根据权利要求1所述的一种多连杆仿生机械腿，其特征在于，所述的输出四连杆机构（6）由摇杆（3）的一段、折板（52）、第三连杆（61）和输出杆（62）组成，其中摇杆（3）和折板（52）作动力输入，输出杆（62）做动力输出，输出杆（62）的形状为折形。

5.一种爬行机器人，采用权利要求1-4任意一项权利要求所述的多连杆仿生机械腿，其特征在于，共有前后左右四条腿，斜对侧的一对腿行动保持同步，对侧的一对腿保持异步，间歇运动使得爬行机器人完成爬行。

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