基于四连杆机构的四足机器人仿生腿论文和设计-马引航

全文摘要

基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，包括基座、四连杆机构、电机、横杆、联接器及竖杆；四连杆机构为平面铰链四连杆机构，其包括曲柄、摇杆和连杆；曲柄和摇杆的前端分别铰接在基座上，曲柄的后端与铰接连杆的前端铰接，摇杆的后端与连杆中部铰接；电机固接在基座上，并与四连杆机构的曲柄关联，以驱动曲柄绕其前端铰接处转动；横杆呈水平布置，其两端分别连接在基座上；联接器活动套装在横杆上；竖杆呈竖直布置，其上端与四号杆的后端铰接，下端与联接器活动插装并从联接器内穿出。本实用新型采用了四连杆机构，仅需一个电机驱动四连杆机构即可实现行走功能，其制造成本较低，电控设计难度较小。

主设计要求

1.基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，其特征是：包括基座、四连杆机构、电机、横杆、联接器及竖杆；四连杆机构为平面铰链四连杆机构，其包括曲柄、摇杆和连杆；曲柄和摇杆的前端分别铰接在基座上，曲柄的后端与铰接连杆的前端铰接，摇杆的后端与连杆中部铰接；电机固接在基座上，并与四连杆机构的曲柄关联，以驱动曲柄绕其前端铰接处转动；横杆呈水平布置，其两端分别连接在基座上；联接器活动套装在横杆上；竖杆呈竖直布置，其上端与四号杆的后端铰接，下端与联接器活动插装并从联接器内穿出。

设计方案

2.如权利要求1所述的基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，其特征是：其还包括剪叉式伸缩架；剪叉式伸缩架从上端至下端设有多个铰接点，剪叉式伸缩架在其最上端的铰接点处与联接器连接，并通过除最下端铰接点外的任一铰接点与竖杆下端端头连接。

3.如权利要求2所述的基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，其特征是：联接器内设有供横杆穿过的第一轴孔和供竖杆通过的第二轴孔，联接器通过设在第一轴孔内的直线轴承与横杆活动套接，联接器通过设在第二轴孔内的直线轴承与竖杆活动套接。

4.如权利要求1-3中任一项所述的基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，其特征是：四连杆机构的曲柄为可调节长度的伸缩杆，曲柄包括内芯杆、外套管及锁定销，内芯杆上设有多个沿其长度方向间隔布置的销孔A，外套管活动套装在内芯杆上，其上设有沿其长度方向间隔布置的销孔B，当外套管在内芯杆上移动时，其上的销孔B依次对应内芯杆上的每一个销孔A，锁定销穿过销孔B和销孔A而将外套管和内芯杆固连为一体。

5.如权利要求4所述的基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，其特征是：四连杆机构中的曲柄的长度为a，摇杆的长度为b、连杆与曲柄的铰接点至连杆与摇杆的铰接点的距离为c，连杆与摇杆的铰接点至连杆与竖杆的铰接点的距离为d，曲柄与基座的铰接点至摇杆与基座的铰接点之间的距离为e；设计说明书

技术领域

本实用新型涉及四足机器人技术领域，特别是一种基于四连杆机构的四足机器人仿生腿。

背景技术

足式机器人是集机械、电子、计算机、传感器、控制技术等多门学科为一体的综合技术，反应了一个国家的智能化和自动化的研究水平，同时也是一个国家高科技技术的综合表现。足式机器人有优于轮式、履带式和蠕动式机器人的出色表现，拥有多种步态，而且具有一定的越障功能，这大大提高了机器人的应用范围，特别是在复杂地形条件下进行探险、勘察等领域都能得到广泛的应用。

足式机器人中以四足机器人尤为常见，现有四足机器人多为仿生式(仿狗或仿马)，其腿部运动解耦复杂，而且一条腿需要至少三个电机(脚踝处1个、膝盖处1个、髋部至少1个)驱动，每个迈步动作都需要脚踝、膝盖、髋部的电机差速正反转来实现，并且这三处的电机要求耦合良好，对电控要求十分的高。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，它解决了现有的仿生式四足机器人单条腿需要至少三个电机驱动，其制造成本高及电控设计难度大的问题。

本实用新型的技术方案是：基于四连杆机构的四足机器人仿生腿，包括基座、四连杆机构、电机、横杆、联接器及竖杆；四连杆机构为平面铰链四连杆机构，其包括曲柄、摇杆和连杆；曲柄和摇杆的前端分别铰接在基座上，曲柄的后端与铰接连杆的前端铰接，摇杆的后端与连杆中部铰接；电机固接在基座上，并与四连杆机构的曲柄关联，以驱动曲柄绕其前端铰接处转动；横杆呈水平布置，其两端分别连接在基座上；联接器活动套装在横杆上；竖杆呈竖直布置，其上端与四号杆的后端铰接，下端与联接器活动插装并从联接器内穿出。

本实用新型进一步的技术方案是：其还包括剪叉式伸缩架；剪叉式伸缩架从上端至下端设有多个铰接点，剪叉式伸缩架在其最上端的铰接点处与联接器连接，并通过除最下端铰接点外的任一铰接点与竖杆下端端头连接。

本实用新型再进一步的技术方案是：联接器内设有供横杆穿过的第一轴孔和供竖杆通过的第二轴孔，联接器通过设在第一轴孔内的直线轴承与横杆活动套接，联接器通过设在第二轴孔内的直线轴承与竖杆活动套接。

本实用新型更进一步的技术方案是：四连杆机构的曲柄为可调节长度的伸缩杆，曲柄包括内芯杆、外套管及锁定销，内芯杆上设有多个沿其长度方向间隔布置的销孔A，外套管活动套装在内芯杆上，其上设有沿其长度方向间隔布置的销孔B，当外套管在内芯杆上移动时，其上的销孔B依次对应内芯杆上的每一个销孔A，锁定销穿过销孔B和销孔A而将外套管和内芯杆固连为一体。

本实用新型更进一步的技术方案是：四连杆机构中的曲柄的长度为a，摇杆的长度为b、连杆与曲柄的铰接点至连杆与摇杆的铰接点的距离为c，连杆与摇杆的铰接点至连杆与竖杆的铰接点的距离为d，曲柄与基座的铰接点至摇杆与基座的铰接点之间的距离为e；设计图

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