CN203222055U - 步行机器人的行走机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种步行机器人的行走机构，包括机架以及与所述机架相连的至少两根腿部件，所述腿部件与所述机架的连接位在机器人行走方向上的间距小于腿部件在该方向上的宽度。由于本实用新型的行走机构的腿部件前后间距相差较小，甚至是共线，与人体结构类似，有效地解决了现有机器人操作极不灵活、上下楼梯或者斜坡时俯仰角度变化较大，使得机器人上乘坐的人或装载的货物倾斜滑落等问题，同时其重量支撑更为均衡和稳定，其适应性更强，可广泛应用于代替轮椅、货物搬运、负重上楼等复杂环境。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种步行机器人的行走机构。
背景技术
移动机器人所采用的运动方式主要包括轮式、履带式、足式、混合式等运动形式，其中以轮式机器人应用最为广泛。众所周知，轮式机器人具有速度快、稳定性好、易控制等优点，但是其对环境要求较高，要求地面状况相对平坦、连续，因而其应用有其局限性。虽然履带式机器人一定程度上弱化了这一问题，但并不能从本质上克服，同时相对笨重而触地面积较大的履带往往还带来了破坏地表原状等一系列新的问题。而多足步行机器人能够在不平的路面上稳定行走，可以取代轮式和履带式机器人完成一些非结构性的复杂环境中的运输作业。相比轮式和履带式的行走车辆和机构，多足步行机器人仅需要一些断续、离散的落足点，因而可以像动物一样跨越障碍，通过崎岖、松软或泥泞的地面，因而多足步行机器人具有更强的对在复杂地表上行走的适应能力，其良好的环境适应性和运动灵活性使的多足步行机器人的研究在近一个世纪得到了广泛的重视。
多足步行机器人因其突出的优越性而得到众多研究机构的关注，但是现有多足步行机器人存在一些亟待解决的问题，如机器人的四足不在同一直线上或者前后足间的间距较大，这便使得机器人的操作极不灵活，上下楼梯或者斜坡时俯仰角度变化较大，使得机器人上乘坐的人或装载的货物倾斜滑落，同时其重量支撑不均衡，也不稳定，因此现有步行机器人技术还需要更进一步的研究和提升。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种步行机器人的行走机构，它能够有效解决现有步行机器人操作不灵活以及上下楼梯或者斜坡时俯仰角度变化较大等问题。
本实用新型所采用的技术方案是：一种步行机器人的行走机构，包括机架以及与所述机架相连的、并由控制装置控制运动的至少两根腿部件，所述腿部件与所述机架的连接位在机器人行走方向上的间距小于腿部件在该方向上的宽度。
作为优选，所述腿部件与所述机架的连接位在垂直于机器人的行走方向上共线。
作为优选，所述腿部件包括与机架相连的髋部、铰接在髋部上的大腿部以及铰接在所述大腿部底端的小腿部。
作为优选，所述机架上设有前后两相平行的定位杆，所述髋部上设有前后两个供所述定位杆贯穿定位的定位孔。
作为优选，所述大腿部和小腿部均是由首尾两头的铰接头以及连接在两铰接头之间的两根相互平行的连接轴构成。
作为优选，所述大腿部的底部与所述髋部之间设置有用于控制该腿部件抬起的第一驱动装置。
作为优选，所述第一驱动装置的两端分别与所述髋部和所述大腿部铰接。
作为优选，所述小腿部的底部与所述髋部之间设置有用于控制该腿部件弯曲的第二驱动装置。
作为优选，所述大腿部与所述小腿部的铰接位置处铰接有过渡件，所述第二驱动装置的两端分别与所述髋部和所述过渡件铰接，所述过渡件与所述小腿部的底部之间铰接有拉弯件。
作为优选，所述小腿部的底端铰接有脚掌部。
本实用新型的有益效果在于：由于本实用新型的行走机构的腿部件前后间距相差较小，甚至是共线，与人体结构类似，有效地解决了现有机器人操作极不灵活、上下楼梯或者斜坡时俯仰角度变化较大，使得机器人上乘坐的人或装载的货物倾斜滑落等问题，同时其重量支撑更为均衡和稳定，其适应性更强，可广泛应用于代替轮椅、货物搬运、负重上楼等复杂环境。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的侧视图；
图3为本实用新型的腿部件结构示意图；
图4为本实用新型的腿部件侧视图；
图5至图9为本实用新型的机器行走示意图。
图中：1、机架；11、定位杆；2、腿部件；21、髋部；211、定位孔；22、大腿部；23、小腿部；24、脚掌部；25、铰接头；26、连接轴；27、第一驱动装置；28、第二驱动装置；29、过渡件；30、拉弯件。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1和图2所示，一种步行机器人的行走机构，包括机架1以及与所述机架1相连的、并由控制装置控制运动的至少两根腿部件2，本实施例中设置有四根腿部件2，任何时候都至少有两脚支撑在地表上，平稳度更强，当然也可以是四根以上，可根据实际需要随意组装，所述控制装置为单片机，其可以根据实际需要随意设置在机器人相应位置，所述腿部件2与所述机架1的连接位在机器人行走方向上的间距小于腿部件2在该方向上的宽度，本实施例中，所述腿部件2与所述机架1的连接位在垂直于机器人的行走方向上共线，即它们在机器人行走方向上间距为零，由于前后两腿部件2间距相差较小，甚至是共线（零间距），与人体结构类似，有效地解决了现有机器人操作极不灵活、上下楼梯或者斜坡时俯仰角度变化较大，使得机器人上乘坐的人或装载的货物倾斜滑落等问题，同时其重量支撑更为均衡和稳定，其适应性更强，可广泛应用于代替轮椅、货物搬运、负重上楼等复杂环境，大大减轻劳力支出，既节约了成本又提高了效率。
作为本技术方案的进一步优化，如图3和图4所示，所述腿部件2包括与机架1相连的髋部21、铰接在髋部21上的大腿部22以及铰接在所述大腿部22底端的小腿部23，所述小腿部23的底端铰接有脚掌部24，在机架1上设有前后两相平行的定位杆11，所述髋部21上设有前后两个供所述定位杆11贯穿定位的定位孔211，方便腿部件2的组装与拆卸。同时所述大腿部22和小腿部23均是由首尾两头的铰接头25以及连接在两铰接头25之间的两根相互平行的连接轴26构成，这样可使整个机器人支撑更为平稳。
作为本技术方案的进一步优化，如图3和图4所示，所述大腿部22的底部与所述髋部21之间设置有用于控制该腿部件2抬起的第一驱动装置27，所述第一驱动装置27的两端分别与所述髋部21和所述大腿部22铰接，大腿部22的底部铰接头25上设有与所述第一驱动装置27铰接的突块；所述小腿部23的底部与所述髋部21之间设置有用于控制该腿部件2弯曲的第二驱动装置28，所述大腿部22与所述小腿部23的铰接位置处铰接有过渡件29，所述第二驱动装置28的两端分别与所述髋部21和所述过渡件29铰接，所述过渡件29与所述小腿部23的底部之间铰接有拉弯件30，小腿部23的底部铰接头25上设有与拉弯件30铰接的突块。
作为优选，所述第一驱动装置27和所述第二驱动装置28可以是驱动气缸、驱动电机或是其它可提供动力的驱动部件。
本实用新型的工作过程如下：当机器人稳定站立时，其四根腿部件2的分布分别是前后各两根，重心在四根腿与地面接触点的内部。如图5和图6所示，行走时，由控制装置控制在后的两根腿部件2先伸直然后向上抬起（如人蹬腿动作），使整个机器人的重心前移（其抬起的高度与重心前移的速度根据实际需要具体确定），同时控制在前的两根腿部件2稍作弯曲，使重心继续前移，越过前腿与地面的接触点，如图7所示，然后后腿继续向前跨出，越过前腿和重心，如图8所示，在适当位置落地，处于暂时稳定状态，如图9所示。如要继续前行，可利用重心前移的惯性，再重复以上动作，往返交替，即可实现机器人的行走。
以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能以此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种步行机器人的行走机构，包括机架（1）以及与所述机架（1）相连的、并由控制装置控制运动的至少两根腿部件（2），其特征在于：所述腿部件（2）与所述机架（1）的连接位在机器人行走方向上的间距小于腿部件（2）在该方向上的宽度。
2.根据权利要求1所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述腿部件（2）与所述机架（1）的连接位在垂直于机器人的行走方向上共线。
3.根据权利要求1或2所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述腿部件（2）包括与机架（1）相连的髋部（21）、铰接在髋部（21）上的大腿部（22）以及铰接在所述大腿部（22）底端的小腿部（23）。
4.根据权利要求3所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述机架（1）上设有前后两相平行的定位杆（11），所述髋部（21）上设有前后两个供所述定位杆（11）贯穿定位的定位孔（211）。
5.根据权利要求3所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述大腿部（22）和小腿部（23）均是由首尾两头的铰接头（25）以及连接在两铰接头（25）之间的两根相互平行的连接轴（26）构成。
6.根据权利要求3所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述大腿部（22）的底部与所述髋部（21）之间设置有用于控制该腿部件（2）抬起的第一驱动装置（27）。
7.根据权利要求6所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述第一驱动装置（27）的两端分别与所述髋部（21）和所述大腿部（22）铰接。
8.根据权利要求3所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述小腿部（23）的底部与所述髋部（21）之间设置有用于控制该腿部件（2）弯曲的第二驱动装置（28）。
9.根据权利要求8所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述大腿部（22）与所述小腿部（23）的铰接位置处铰接有过渡件（29），所述第二驱动装置（28）的两端分别与所述髋部（21）和所述过渡件（29）铰接，所述过渡件（29）与所述小腿部（23）的底部之间铰接有拉弯件（30）。
10.根据权利要求3所述的步行机器人的行走机构，其特征在于：所述小腿部（23）的底端铰接有脚掌部（24）。
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| CN103434583A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-11 | 泉州迪特工业产品设计有限公司 | 一种汽车用行走装置 |
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