一種四足機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種四足機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]足式機(jī)器人種類繁多，可用于軍事、生活服務(wù)、搶險(xiǎn)救災(zāi)和娛樂等多個(gè)領(lǐng)域。按照機(jī)器人的行走方式，可以將機(jī)器人分為輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人和足式機(jī)器人。輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人移動(dòng)方式對周圍環(huán)境的要求較高，因此其應(yīng)用范圍受到一定的限制。足式機(jī)器人憑借其在行走過程中與地面的非連續(xù)接觸特性表現(xiàn)出了很強(qiáng)的適應(yīng)性，尤其在有障礙物的通道上或很難接近的工作場地上具有更廣闊的發(fā)展前景。絕大多數(shù)足式機(jī)器人的足數(shù)為偶數(shù)，按照足數(shù)，可以將足式機(jī)器人分為雙足、四足、六足和八足，甚至更多。四足機(jī)器人既能以靜態(tài)步行方式實(shí)現(xiàn)不平地面及復(fù)雜地形上的行走，又能以動(dòng)態(tài)步行方式實(shí)現(xiàn)高速行走，因此更加受到重視。但是目前足式機(jī)器步行過程中存在負(fù)載能力較差、整體質(zhì)量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制困難、穩(wěn)定性差和靈活性不足等諸多技術(shù)問題需要解決，尤其是不具備外力作用下的防側(cè)翻、防傾覆功能。
[0003]現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的四足機(jī)器人主要有:浙江工業(yè)大學(xué)吳華林等人設(shè)計(jì)的四足機(jī)器人模型(專利申請?zhí)?201420480836.1)和浙江工業(yè)大學(xué)葉孝璐設(shè)計(jì)的交叉式四足機(jī)器人(專利申請?zhí)?201410833599.7)。研究表明，前者采用了曲柄連桿機(jī)構(gòu)和桿結(jié)構(gòu)，因此存在足端運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜和控制精度低的不足；后者采用了舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此存在單一速度和輸出力度不穩(wěn)定的不足。當(dāng)收到外力沖擊時(shí)，這兩款四足機(jī)器人都不具備防傾覆功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問題是，提供一種四足機(jī)器人。該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，運(yùn)動(dòng)靈活，質(zhì)量較輕，控制容易，特別是具有外力沖擊時(shí)的防傾覆功能。
[0005]本實(shí)用新型解決現(xiàn)有的技術(shù)問題的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種四足機(jī)器人，主要包括機(jī)架、防塵罩和結(jié)構(gòu)完全相同的四條機(jī)械腿，即左前腿、右前腿、左后腿和右后腿；所述機(jī)架內(nèi)安裝有十二個(gè)伺服電機(jī)，包括4個(gè)提升電機(jī)、4個(gè)推動(dòng)電機(jī)和4個(gè)擺動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)四條機(jī)械腿，每三個(gè)電機(jī)控制一條機(jī)械腿，實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿的起落、前進(jìn)、后退以及側(cè)擺運(yùn)動(dòng)；所述機(jī)架包括連接板、口字形安裝板和桿，連接板位于口字形安裝板的兩側(cè)，用以固定口字形安裝板，各組件之間采用螺釘固定連接；所述防塵罩和機(jī)架之間也采用螺釘固定連接；所述腿部結(jié)構(gòu)包括擺動(dòng)電機(jī)、提升電機(jī)、推動(dòng)電機(jī)、支撐板、提升桿、末端桿、長推動(dòng)桿、短推動(dòng)桿、I號短軸、2號短軸和支撐軸；腿部各機(jī)構(gòu)按照在運(yùn)動(dòng)過程中的功能分為提升系統(tǒng)、推動(dòng)系統(tǒng)和擺動(dòng)系統(tǒng)；
[0006]所述提升系統(tǒng)主要包括提升電機(jī)、支撐板、提升桿和末端桿；所述提升電機(jī)通過螺釘和支撐板固定連接；所述提升桿通過法蘭和提升電機(jī)連接，提升電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)提升桿運(yùn)動(dòng)；所述末端桿通過軸承和軸承、軸承端蓋和提升桿非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0007]所述推動(dòng)系統(tǒng)主要包括推動(dòng)電機(jī)、短推動(dòng)桿、長推動(dòng)桿、I號短軸和2號短軸；所述推動(dòng)電機(jī)通過螺釘和支撐板固定連接；所述短推動(dòng)桿通過法蘭和推動(dòng)電機(jī)連接，推動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)短推動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)；所述2號短軸和短推動(dòng)桿焊接在一起；所述長推動(dòng)桿通過軸承、軸承端蓋和2號短軸非固定連接，兩者可以相對轉(zhuǎn)動(dòng)；所述末端桿和I號短軸焊接在一起，長推動(dòng)桿通過軸承、軸承端蓋和I號短軸非固定連接，使得末端桿和長推動(dòng)桿可以相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]所述擺動(dòng)系統(tǒng)主要包括擺動(dòng)電機(jī)、口字形安裝板和支撐軸；所述擺動(dòng)電機(jī)通過法蘭、螺釘和口字形安裝板固定連接；所述支撐板通過帶螺紋的法蘭和擺動(dòng)電機(jī)連接，擺動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)支撐板轉(zhuǎn)動(dòng)；所述支撐軸通過螺釘和支撐板固定連接，并通過軸承、軸承端蓋和口字形安裝板非固定連接，兩者可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]本實(shí)用新型四足機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0010]1、本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單巧妙，能夠有效減輕腿部的質(zhì)量，降低機(jī)器人能耗，同時(shí)能夠較大幅度的增大負(fù)載能力。
[0011]2、本實(shí)用新型是一種新型四足機(jī)器人，具備所有四足機(jī)器人的公共優(yōu)點(diǎn)，通過對腿部的協(xié)調(diào)控制，可以實(shí)現(xiàn)多種步態(tài)，包括1324步態(tài)、偽1324步態(tài)和對角步態(tài)，從而有效的滿足多種地形需求。
[0012]3、本實(shí)用新型采用三個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)一條機(jī)械腿，并通過其中兩個(gè)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制桿結(jié)構(gòu)，使腿末端的運(yùn)動(dòng)軌跡更加快速、準(zhǔn)確，同時(shí)通過擺動(dòng)電機(jī)的調(diào)節(jié)，使機(jī)器人可以具有較強(qiáng)的機(jī)體平衡能力，在劇烈的側(cè)面沖擊作用下，能夠保持平衡，從而達(dá)到機(jī)器人在各種地形下快速、平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型四足機(jī)器人一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型四足機(jī)器人一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)摘除防塵罩后示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型四足機(jī)器人一種實(shí)施例的機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型四足機(jī)器人一種實(shí)施例的左后腿的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型四足機(jī)器人一種實(shí)施例的左后腿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為本實(shí)用新型四足機(jī)器人一種實(shí)施例的左后腿的I號短軸和末端桿焊接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本實(shí)用新型。但本申請的權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于所述實(shí)施例的描述范圍。
[0020]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種四足機(jī)器人(簡稱機(jī)器人，參見圖1-6)，其特征在于該機(jī)器人主要由機(jī)架3、防塵罩4、左前腿5、右前腿6、左后腿2和右后腿I組成，其中左前腿5、右前腿6、左后腿2、右后腿I的結(jié)構(gòu)完全一樣，均勻分布安裝在機(jī)架3長邊兩側(cè)，防塵罩4和機(jī)架3之間采用螺釘固定連接。本實(shí)用新型機(jī)器人四條機(jī)械腿結(jié)構(gòu)完全相同，均由4個(gè)桿機(jī)構(gòu)組成，按照桿機(jī)構(gòu)在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的功能，分為提升系統(tǒng)、推動(dòng)系統(tǒng)和擺動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)器人的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于腿部的擺動(dòng)系統(tǒng)，擺動(dòng)系統(tǒng)對于整個(gè)機(jī)器人的穩(wěn)定性具有很重要的作用，當(dāng)機(jī)器人在特殊地形上行走時(shí)或者突然受到外界沖擊，機(jī)器人可以通過腿的側(cè)擺重新調(diào)整整個(gè)機(jī)器人的重心，防止機(jī)器人的傾覆。
[0021]所述機(jī)架3內(nèi)部安裝有十二個(gè)伺服電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)四條機(jī)械腿，每三個(gè)電機(jī)控制一條機(jī)械腿，實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿的起落、前進(jìn)、后退以及側(cè)擺運(yùn)動(dòng)(參見圖2)。
[0022]所述機(jī)架3 (參見圖3)由I號連接板301、2號連接板311、3號連接板305、4號連接板307、I號口字形安裝板312、2號口字形安裝板302、3號口字形安裝板306、4號口字形安裝板308、I號桿310、2號桿303、3號桿304和4號桿309組成，I號桿310、2號桿303、3號桿304、4號桿309和2號連接板311、3號連接板305之間采用螺釘固定連接，I號連接板301、2號連接板311、3號連接板305、4號連接板307和I號口字形安裝板312、2號口字形安裝板302、3號口字形安裝板306、4號口字形安裝板308之間也采用螺釘固定連接。
[0023]本實(shí)