轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)六足步行機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及步行機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)六足步行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]足式機(jī)器人被廣泛用于復(fù)雜地面環(huán)境下的偵查、運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)，如:核電站災(zāi)害之后的探查工作、地震或塌方之后的救援任務(wù)等。與輪式及履帶式機(jī)器人不同，足式機(jī)器人能夠靈活選取獨(dú)立的落腳點(diǎn)來(lái)完成運(yùn)動(dòng)過(guò)程。足式機(jī)器人將機(jī)身與地面復(fù)雜環(huán)境通過(guò)機(jī)械腿隔離，使機(jī)身能夠在其他機(jī)器人難以運(yùn)動(dòng)的環(huán)境下完成既定任務(wù)。機(jī)器人的足數(shù)越多，穩(wěn)定性就會(huì)越好，但是結(jié)構(gòu)和控制就會(huì)愈加復(fù)雜。六足機(jī)器人具有較好的穩(wěn)定性與作業(yè)能力，能夠成為作業(yè)平臺(tái)完成多種任務(wù)。在足式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，并聯(lián)式腿結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，可提高機(jī)器人的載重自重比，同時(shí)使機(jī)身運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。并聯(lián)腿驅(qū)動(dòng)器集中布置，利于機(jī)體防護(hù)。但現(xiàn)有并聯(lián)結(jié)構(gòu)腿通常形式復(fù)雜、構(gòu)件數(shù)目較多、驅(qū)動(dòng)器布置容易干涉、工作空間小，阻礙了高速高承載能力的發(fā)揮。因此，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，機(jī)構(gòu)輕便的六足機(jī)器人，成為目前行業(yè)內(nèi)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，該機(jī)器人足數(shù)多、穩(wěn)定性好，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、活動(dòng)靈活的特點(diǎn)，可以解決現(xiàn)有并聯(lián)結(jié)構(gòu)步行機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置繁瑣、易干涉的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005]一種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，包括機(jī)架以及六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿，所述六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿均布于機(jī)架上并對(duì)稱安裝，其中每一條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿均相對(duì)機(jī)架具有三個(gè)自由度，所述機(jī)架在六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿的配合下具有三維平移和三維轉(zhuǎn)動(dòng)共六個(gè)自由度；
[0006]所述每一條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿均包括:并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)，所述并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)之間通過(guò)等效球鉸a連接。
[0007]優(yōu)選地，所述并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為三支鏈結(jié)構(gòu)，包括第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第三驅(qū)動(dòng)支鏈和動(dòng)平臺(tái)；其中，所述第一驅(qū)動(dòng)支鏈包括搖桿a和連桿a，所述搖桿a的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，搖桿a的另一端通過(guò)虎克鉸與連桿a的一端活動(dòng)連接；所述連桿a的另一端固連動(dòng)平臺(tái)；所述第二驅(qū)動(dòng)支鏈和第三驅(qū)動(dòng)支鏈均包括搖桿b和連桿b，所述搖桿b的一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，搖桿b的另一端通過(guò)虎克鉸與連桿b的一端活動(dòng)連接，所述連桿b的另一端通過(guò)球副與動(dòng)平臺(tái)活動(dòng)連接；所述動(dòng)平臺(tái)的末端通過(guò)等效球鉸a與腿部機(jī)構(gòu)連接。
[0008]優(yōu)選地，所述并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)固定于機(jī)架上，所述搖桿a和搖桿b分別通過(guò)直流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。
[0009]優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第三驅(qū)動(dòng)支鏈具有任意的空間布置形式。
[0010]優(yōu)選地，所述腿部機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)桿、連架桿、腿部連桿和小腿桿件；其中，所述連架桿的兩端分別與驅(qū)動(dòng)桿的一端和小腿桿件活動(dòng)連接，所述連架桿同時(shí)與機(jī)架活動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)桿的另一端通過(guò)等效球鉸a與動(dòng)平臺(tái)連接，所述腿部連桿的兩端分別活動(dòng)連接到驅(qū)動(dòng)桿和小腿桿件上。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述小腿桿件的末端安裝有足部緩沖結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，所述腿部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)桿、連架桿、腿部連桿和小腿桿件位于同一平面上，形成平面四桿機(jī)構(gòu)；其中，連架桿與機(jī)架通過(guò)虎克鉸連接，使所述平面四桿機(jī)構(gòu)能夠相對(duì)機(jī)架進(jìn)行側(cè)向擺動(dòng)。
[0013]本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為三支鏈結(jié)構(gòu)，三個(gè)直流伺服電機(jī)分別直接驅(qū)動(dòng)三根搖桿，進(jìn)而通過(guò)三根連桿控制動(dòng)平臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)腿部機(jī)構(gòu)進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)；腿部機(jī)構(gòu)為四桿結(jié)構(gòu)，連架桿的中間部位鉸接于機(jī)架上，兩端分別鉸接驅(qū)動(dòng)桿和小腿桿件。驅(qū)動(dòng)桿和小腿桿件在另一端由腿部連桿連接；驅(qū)動(dòng)桿一端通過(guò)等效球鉸連接到動(dòng)平臺(tái)上。六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿采用相同的腿部形式，通過(guò)一定的步態(tài)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全方位運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，機(jī)構(gòu)輕便，行走穩(wěn)定，適應(yīng)性好，適用于非結(jié)構(gòu)地形條件下的高速、高負(fù)載運(yùn)輸作業(yè)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0015]1、通過(guò)伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的搖桿，選取合適的伺服電機(jī)與桿件長(zhǎng)度，來(lái)滿足驅(qū)動(dòng)需求，省去了復(fù)雜笨重的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)量大大減少，易于空間布置，防止機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的自身干涉。輕便的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠降低六足步行機(jī)器人的自重，同時(shí)提升機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度與負(fù)載能力。
[0016]2、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)置于腿部機(jī)構(gòu)上方，主要運(yùn)動(dòng)部件是搖桿，可以通過(guò)質(zhì)量分配將并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿的重心置于髖關(guān)節(jié)處，最大程度地降低腿部機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在不影響腿部機(jī)構(gòu)剛度與強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步提升運(yùn)動(dòng)速度。
[0017]3、腿部機(jī)構(gòu)由一套平面四桿機(jī)構(gòu)組成，所述平面四桿機(jī)構(gòu)的連架桿與機(jī)架通過(guò)虎克鉸連接，在保證足尖擁有足夠的運(yùn)動(dòng)自由度的前提下，最大程度地降低機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度與設(shè)計(jì)、分析、控制的難度，也進(jìn)一步減少了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)繁瑣而產(chǎn)生的自身干涉，擴(kuò)大了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間。
[0018]4、六足步行機(jī)器人的每一條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，在相同的機(jī)身尺寸限制下，為機(jī)器人的其他負(fù)載設(shè)備提供了充足的空間。六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿采用相同的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)不同的布置方式，可以實(shí)現(xiàn)步行機(jī)器人不同的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。當(dāng)六條腿分為兩組，左右并排貼合安裝時(shí)，可以容許較為瘦長(zhǎng)的機(jī)架設(shè)計(jì)，使機(jī)器人輕易通過(guò)狹窄地帶。當(dāng)六條腿呈中心對(duì)稱布置時(shí)，機(jī)身中部留有很大空間用于裝載作業(yè)設(shè)備，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)及其平穩(wěn)，適于長(zhǎng)時(shí)間高穩(wěn)定性作業(yè)。
[0019]5、本發(fā)明是一個(gè)六自由度冗余驅(qū)動(dòng)集行走、操作一體的移動(dòng)平臺(tái)，用于運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，機(jī)構(gòu)輕便，避免自身干涉，運(yùn)動(dòng)空間大，行走穩(wěn)定，適應(yīng)性好，適用于非結(jié)構(gòu)地形條件下的高速、高負(fù)載運(yùn)輸作業(yè)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明其中一條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿的細(xì)節(jié)圖。
[0023]圖中:1為機(jī)架、2為并聯(lián)機(jī)械腿，3為伺服電機(jī)、4為驅(qū)動(dòng)搖桿、5為驅(qū)動(dòng)連桿、6為動(dòng)平臺(tái)、7為驅(qū)動(dòng)桿、8為連架桿、9為腿部連桿、10為小腿桿件、11為足部。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025]實(shí)施例
[0026]本實(shí)施例提供了一種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)六足步行機(jī)器人，包括機(jī)架和六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿。所述并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿安裝于機(jī)架上，包括并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)。并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為三支鏈結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、三根搖桿、三根連桿及動(dòng)平臺(tái)。三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在機(jī)架上，分別直接驅(qū)動(dòng)三根搖桿，通過(guò)三根連桿控制動(dòng)平臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)腿部機(jī)構(gòu)進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)；腿部機(jī)構(gòu)為四桿結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)桿、連架桿、腿部連桿及小腿桿件。連架桿中間鉸接于機(jī)架上，兩端分別鉸接驅(qū)動(dòng)桿和小腿桿件。驅(qū)動(dòng)桿和小腿桿件在另一端由腿部連桿連接。驅(qū)動(dòng)桿一端通過(guò)等效球鉸連接到動(dòng)平臺(tái)上。小腿桿件末端有足部緩沖機(jī)構(gòu)。六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿采用相同的腿部形式，通過(guò)一定的步態(tài)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全方位運(yùn)動(dòng)。
[0027]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)六足步行機(jī)器人，安裝有六條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿，每一條并聯(lián)驅(qū)動(dòng)腿包括并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和腿部機(jī)構(gòu)，兩者之間由一個(gè)等效球鉸連接。
[0028]依照本發(fā)明較佳實(shí)施例，所述的每一個(gè)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二