CN210592215U - 一种仿生步行承载机器人装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仿生步行承载机器人装置，包括：载运台、底盘、三自由度单腿、单自由度单腿和控制***，其中，载运台安装在底盘顶端；底盘两侧均安装有一个三自由度单腿对称设置；底盘每侧至少两组单自由度单腿，每组单自由度单腿为两个，且并排设置；控制***包括压力传感器、主控板和供电电源，压力传感器设置于载运台与底盘的连接处，底盘的中央位置设置有支架，主控板和供电电源均设置在支架上；供电电源和压力传感器均与主控板电性连接。本实用新型具有结构合理、动力强劲、可高速移动、行走稳定、可攀爬过障碍、可正反两面行走和适用性强的优点。

Description

一种仿生步行承载机器人装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，更具体的说是涉及一种仿生步行承载机器人装置。

背景技术

随着科技的发展，自动化程度的逐步提高,机器人已经越来越广泛地被应用到科研、探测、生产、救援等各个领域。虽然，机器人的种类繁多，功能各异，但就其行走方式而言，主要有三种轮式、履带式和足式。这三种行走方式各有各的特点。

轮式和履带式是最为常见的行走方式,其具有控制简单、移动迅速平稳的优点。但是足式机器人的越障能力要远远高于前两者。同时，对于各种复杂地形地貌，足式机器人也具有更强的适应能力。

步行机器人是利用仿生学原理，模仿各种自然界中的生物行走的步态，来实现自身移动的一种机器人。它经历了上百年的发展，取得了长足的进步。其发展过程中主要经历了以下三个阶段：

第一阶段以机械和液压控制实现运动的机器人。

第二阶段以电子计算机技术控制的机器人。

第三阶段多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。

所谓多足步行机器人，一般是指四足及四足以上的机器人，例如四足机器人、六足机器人、八足机器人等。

目前，常见的步行机器人有两足式、四足式和六足式应用较多，其中的两足式，四足式和六足式相对八足式腿部个数较少，腿部承载能力差，步态不够灵活，动态稳定性较差。而且大部分现有的行走机器人行走步态是固定的，这样在崎岖不平稳路面行走时机体的关节将受到很大的冲击力，而且不能很好的完成载运任务。同时，运载速度缓慢无法满足当今工作生活的需要。

因此，如何提供一种承载能力和速度特性良好的仿生承载机器人装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种仿生步行承载机器人装置，结构设计合理，能够更好的适应各种地形，更好的完成载运任务，并且可以自主选择步态模式，既保证了越障能力，又有较好的承载能力和速度特性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种仿生步行承载机器人装置，包括：载运台、底盘、三自由度单腿、单自由度单腿和控制***，其中，所述载运台安装在所述底盘顶端；所述底盘两侧均安装有一个所述三自由度单腿对称设置；所述底盘每侧至少两组所述单自由度单腿，每组所述单自由度单腿为两个，且并排设置；所述控制***包括压力传感器、主控板和供电电源，所述压力传感器设置于所述载运台与所述底盘的连接处，所述底盘的中央位置设置有支架，所述主控板和所述供电电源均设置在所述支架上；所述供电电源和所述压力传感器均与所述主控板电性连接。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，还包括内侧板和外侧板；所述内侧板设置在底盘的两侧，所述外侧板设置在内侧板的外侧；所述底盘上设有无刷电机和齿轮组，所述齿轮组由若干个互相传动的大齿轮和小齿轮组成，所述大齿轮设置在小齿轮之间，所述齿轮组安装在底盘和内侧板之间，所述小齿轮内穿接有曲轴，所述曲轴的一端安装有两只交替行走的单自由度单腿，所述单自由度单腿设置在内侧板和外侧板之间，所述外侧板的外侧设有可转动的支撑杆。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，所述曲轴设有圆盘和穿接于圆盘中心处的转轴，所述圆盘的正反面各设有一个圆形的凸台，两个凸台均与转轴内切且两个凸台以转轴为中心对称设置，所述单自由度单腿设有用于匹配凸台安装的开孔。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，所述底盘上设有电机支架，所述电机支架呈L形，所述无刷电机固定在电机支架上，所述无刷电机有两个，两个无刷电机分别驱动底盘两侧的齿轮组。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，所述支撑杆有两根，两根支撑杆之间通过联动轴相互联动，联动轴带动支撑杆转动。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，所述三自由度单腿包括直线电机、髋关节、舵机一、股关节、舵机二和胫关节，所述直线电机固定安装在所述底盘的一侧，所述髋关节安装在所述直线电机的传动轴上，所述髋关节远离所述直线电机的一侧依次连接有所述舵机一、所述股关节、所述舵机二、所述胫关节，所述髋关节与所述舵机一转动连接，所述胫关节与所述舵机二转动连接，所述舵机一和所述舵机二均与所述股关节固定连接。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，所述髋关节和所述胫关节上均安装有主舵盘和副舵盘，所述主舵盘和所述副舵盘相对设置。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，安装在所述髋关节上的所述主舵盘和所述副舵盘与所述舵机一的输出轴一转动连接。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，安装在所述胫关节上的所述主舵盘和所述副舵盘与所述舵机二的输出轴二转动连接。

优选的，在上述的一种仿生步行承载机器人装置中，所述底盘两侧均设置有滑道，所述直线电机带动所述髋关节在所述滑道内作直线运动。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种仿生步行承载机器人装置，通过三自由度单腿改变行进方向，采用无刷电机驱动互相啮合传动的齿轮组，齿轮组带动曲轴旋转，单自由度单腿安装在曲轴上实现交替行走，由于每一个单自由度单腿的运动速度一样，动力一样，从而增强了运动的稳定性。并且支持正反两面行走，永远不会出现“翻车”的情况。利用可360度转动的摇杆结构配合三自由度单腿，可将机器人自身支撑起爬过障碍，使得机器人可适用的地形更广泛。本实用新型具有结构合理、动力强劲、可高速移动、行走稳定、可攀爬过障碍、可正反两面行走和适用性强的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型的结构示意图；

图2附图为本实用新型的内部机构示意图；

图3附图为本实用新型的齿轮组放大示意图；

图4附图为本实用新型的曲轴的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种仿生步行承载机器人装置，通过三自由度单腿改变行进方向，采用无刷电机驱动互相啮合传动的齿轮组，齿轮组带动曲轴旋转，单自由度单腿安装在曲轴上实现交替行走，由于每一个单自由度单腿的运动速度一样，动力一样，从而增强了运动的稳定性。并且支持正反两面行走，永远不会出现“翻车”的情况。利用可360度转动的摇杆结构配合三自由度单腿，可将机器人自身支撑起爬过障碍，使得机器人可适用的地形更广泛。本实用新型具有结构合理、动力强劲、可高速移动、行走稳定、可攀爬过障碍、可正反两面行走和适用性强的优点。

一种仿生步行承载机器人装置，包括：载运台1、底盘2、三自由度单腿3、单自由度单腿4和控制***，其中，载运台1安装在底盘2顶端；底盘2两侧均安装有一个三自由度单腿3对称设置；底盘2每侧至少两组单自由度单腿4，每组单自由度单腿4为两个，且并排设置；控制***包括压力传感器、主控板和供电电源，压力传感器设置于载运台1与底盘2的连接处，底盘2的中央位置设置有支架，主控板和供电电源均设置在支架上；供电电源和压力传感器均与主控板电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，还包括内侧板21和外侧板22；内侧板21设置在底盘2的两侧，外侧板22设置在内侧板21的外侧；底盘2上设有无刷电机23和齿轮组24，齿轮组24由若干个互相传动的大齿轮241和小齿轮242成，大齿轮241设置在小齿轮242之间，齿轮组24安装在底盘2和内侧板21之间，小齿轮242内穿接有曲轴25，曲轴25的一端安装有两只交替行走的单自由度单腿4，单自由度单腿4设置在内侧板21和外侧板22之间，外侧板22的外侧设有可转动的支撑杆5。

为了进一步优化上述技术方案，曲轴25设有圆盘251和穿接于圆盘251中心处的转轴252，圆盘251的正反面各设有一个圆形的凸台253，两个凸台253均与转轴252内切且两个凸台253以转轴252为中心对称设置，单自由度单腿4设有用于匹配凸台253安装的开孔。

为了进一步优化上述技术方案，底盘2上设有电机支架，电机支架呈L形，无刷电机23固定在电机支架上，无刷电机23有两个，两个无刷电机23分别驱动底盘2两侧的齿轮组24。

为了进一步优化上述技术方案，支撑杆5有两根，两根支撑杆5之间通过联动轴相互联动，联动轴带动支撑杆5转动。

为了进一步优化上述技术方案，三自由度单腿3包括直线电机31、髋关节32、舵机一33、股关节34、舵机二35和胫关节36，直线电机31固定安装在底盘2的一侧，髋关节32安装在直线电机31的传动轴上，髋关节32远离直线电机31的一侧依次连接有舵机一33、股关节34、舵机二35、胫关节36，髋关节32与舵机一33转动连接，胫关节36与舵机二35转动连接，舵机一33和舵机二35均与股关节34固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，髋关节32和胫关节36上均安装有主舵盘和副舵盘，主舵盘和副舵盘相对设置。

为了进一步优化上述技术方案，于，安装在髋关节32上的主舵盘和副舵盘与舵机一33的输出轴一转动连接。

为了进一步优化上述技术方案，安装在胫关节36上的主舵盘和副舵盘与舵机二35的输出轴二转动连接。

为了进一步优化上述技术方案，底盘2两侧均设置有滑道，直线电机31带动髋关节32在滑道内作直线运动。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，包括：载运台、底盘、三自由度单腿、单自由度单腿和控制***，其中，所述载运台安装在所述底盘顶端；所述底盘两侧均安装有一个所述三自由度单腿对称设置；所述底盘每侧至少两组所述单自由度单腿，每组所述单自由度单腿为两个，且并排设置；所述控制***包括压力传感器、主控板和供电电源，所述压力传感器设置于所述载运台与所述底盘的连接处，所述底盘的中央位置设置有支架，所述主控板和所述供电电源均设置在所述支架上；所述供电电源和所述压力传感器均与所述主控板电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，还包括内侧板和外侧板；所述内侧板设置在底盘的两侧，所述外侧板设置在内侧板的外侧；所述底盘上设有无刷电机和齿轮组，所述齿轮组由若干个互相传动的大齿轮和小齿轮组成，所述大齿轮设置在小齿轮之间，所述齿轮组安装在底盘和内侧板之间，所述小齿轮内穿接有曲轴，所述曲轴的一端安装有两只交替行走的单自由度单腿，所述单自由度单腿设置在内侧板和外侧板之间，所述外侧板的外侧设有可转动的支撑杆。

3.根据权利要求2所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，所述曲轴设有圆盘和穿接于圆盘中心处的转轴，所述圆盘的正反面各设有一个圆形的凸台，两个凸台均与转轴内切且两个凸台以转轴为中心对称设置，所述单自由度单腿设有用于匹配凸台安装的开孔。

4.根据权利要求2所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，所述底盘上设有电机支架，所述电机支架呈L形，所述无刷电机固定在电机支架上，所述无刷电机有两个，两个无刷电机分别驱动底盘两侧的齿轮组。

5.根据权利要求2所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，所述支撑杆有两根，两根支撑杆之间通过联动轴相互联动，联动轴带动支撑杆转动。

6.根据权利要求1所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，所述三自由度单腿包括直线电机、髋关节、舵机一、股关节、舵机二和胫关节，所述直线电机固定安装在所述底盘的一侧，所述髋关节安装在所述直线电机的传动轴上，所述髋关节远离所述直线电机的一侧依次连接有所述舵机一、所述股关节、所述舵机二、所述胫关节，所述髋关节与所述舵机一转动连接，所述胫关节与所述舵机二转动连接，所述舵机一和所述舵机二均与所述股关节固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，所述髋关节和所述胫关节上均安装有主舵盘和副舵盘，所述主舵盘和所述副舵盘相对设置。

8.根据权利要求7所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，安装在所述髋关节上的所述主舵盘和所述副舵盘与所述舵机一的输出轴一转动连接。

9.根据权利要求7所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，安装在所述胫关节上的所述主舵盘和所述副舵盘与所述舵机二的输出轴二转动连接。

10.根据权利要求6所述的一种仿生步行承载机器人装置，其特征在于，所述底盘两侧均设置有滑道，所述直线电机带动所述髋关节在所述滑道内作直线运动。

Images