全文摘要
基于四连杆机构的四足机器人，包括底座和腿；四条腿两两对称安装在底座前端两侧和后端两侧；腿包括基座、四连杆机构、电机B、横杆、联接器、竖杆及剪叉式伸缩架；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B驱动曲柄绕其前端铰接处转动；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。本发明的优点在于，四足机器人的腿采用了四连杆机构驱动，仅需一个电机驱动即可实现行走功能，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，其特征是：包括底座(1)和腿(2)；四条腿(2)两两对称安装在底座(1)前端两侧和后端两侧；腿(2)包括基座(21)、四连杆机构(22)、电机B(23)、横杆(24)、联接器(25)、竖杆(26)及剪叉式伸缩架(27)；四连杆机构(22)为平面铰链四连杆机构，其包括曲柄(221)、摇杆(222)和连杆(223)；曲柄(221)和摇杆(222)的前端分别铰接在基座(21)上，曲柄(221)的后端与连杆(223)的前端铰接，摇杆(222)的后端与连杆(223)中部铰接；电机B(23)固接在基座(21)上，并与四连杆机构(22)的曲柄(221)关联，以驱动曲柄(221)绕其前端铰接处转动；横杆(24)呈水平布置，其两端分别连接在基座(21)上；联接器(25)活动套装在横杆(24)上；竖杆(26)呈竖直布置，其上端与连杆(223)的后端铰接，下端与联接器(25)活动插装并从联接器(25)内穿出；剪叉式伸缩架(27)从上端至下端设有多个铰接点，剪叉式伸缩架(27)在其最上端的铰接点处与联接器(25)连接，并通过除最下端铰接点外的任一铰接点与竖杆(26)下端端头连接。
设计方案
1.基于四连杆机构的四足机器人，其特征是：包括底座(1)和腿(2)；四条腿(2)两两对称安装在底座(1)前端两侧和后端两侧；腿(2)包括基座(21)、四连杆机构(22)、电机B(23)、横杆(24)、联接器(25)、竖杆(26)及剪叉式伸缩架(27)；四连杆机构(22)为平面铰链四连杆机构，其包括曲柄(221)、摇杆(222)和连杆(223)；曲柄(221)和摇杆(222)的前端分别铰接在基座(21)上，曲柄(221)的后端与连杆(223)的前端铰接，摇杆(222)的后端与连杆(223)中部铰接；电机B(23)固接在基座(21)上，并与四连杆机构(22)的曲柄(221)关联，以驱动曲柄(221)绕其前端铰接处转动；横杆(24)呈水平布置，其两端分别连接在基座(21)上；联接器(25)活动套装在横杆(24)上；竖杆(26)呈竖直布置，其上端与连杆(223)的后端铰接，下端与联接器(25)活动插装并从联接器(25)内穿出；剪叉式伸缩架(27)从上端至下端设有多个铰接点，剪叉式伸缩架(27)在其最上端的铰接点处与联接器(25)连接，并通过除最下端铰接点外的任一铰接点与竖杆(26)下端端头连接。
2.如权利要求1所述的基于四连杆机构的四足机器人，其特征是：底座(1)包括两个方形框架(11)和设在两个方形框架(11)之间的条形板(12)，条形板(12)的一端与一个方形框架(11)的角点处铰接，条形板(12)的另一端与另一个方形框架(11)的角点处固接；四条腿(2)中，其中两条安装在一个方形框架(11)与条形板(12)铰接处角点两侧相邻的两个角点处，另外两条安装在另一个方形框架(11)与条形板固接处角点两侧相邻的两个角点处。
3.如权利要求2所述的基于四连杆机构的四足机器人，其特征是：底座(1)与腿(2)之间设有转向驱动机构；转向驱动机构包括电机A(31)、齿轮A(32)、齿轮B(33)、卧式轴座(34)、平面推力球轴承(35)及转轴(36)；电机A(31)固接在底座(1)的方形框架(11)上，其机轴竖直伸出；齿轮A(32)固接在电机A(31)的机轴上；齿轮B(33)固接在转轴(36)上并与齿轮A(32)啮合；卧式轴座(34)安装在转轴(36)上并位于齿轮B(33)与基座(21)之间，其上下端分别与齿轮B(33)和基座(21)固接；平面推力球轴承(35)套装在转轴(36)上并位于齿轮B(33)与底座(1)的方形框架(11)之间；转轴(36)通过平面推力球轴承(35)竖直活动安装在底座(1)的方形框架(11)上。
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，其特征是：四连杆机构(22)的曲柄(221)为可调节长度的伸缩杆，曲柄(221)包括内芯杆(2211)、外套管(2212)及锁定销(2213)，内芯杆上设有多个沿其长度方向间隔布置的销孔A(22111)，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(22121)，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1-3中任一项所述的基于四连杆机构的四足机器人，其特征是：四连杆机构(22)中的曲柄(221)的长度为a，摇杆(222)的长度为b、连杆(223)与曲柄(221)的铰接点至连杆(223)与摇杆(222)的铰接点的距离为c，连杆(223)与摇杆(222)的铰接点至连杆(223)与竖杆(26)的铰接点的距离为d，曲柄(221)与基座(21)的铰接点至摇杆(222)与基座(21)的铰接点之间的距离为设计说明书
技术领域
本发明涉及足式机器人技术领域，特别是一种基于四连杆机构的四足机器人。
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
本发明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。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。
本发明的技术方案是：基于四连杆机构的四足机器人，包括底座和腿；四条腿两两对称安装在底座前端两侧和后端两侧；腿包括基座、四连杆机构、电机B、横杆、联接器、竖杆及剪叉式伸缩架；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，曲柄的后端与连杆的前端铰接，摇杆的后端与连杆中部铰接；电机B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，其上端与连杆的后端铰接，下端与联接器活动插装并从联接器内穿出；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。
本发明进一步的技术方案是：底座包括两个方形框架和设在两个方形框架之间的条形板，条形板的一端与一个方形框架的角点处铰接，条形板的另一端与另一个方形框架的角点处固接；四条腿中，其中两条安装在一个方形框架与条形板铰接处角点两侧相邻的两个角点处，另外两条安装在另一个方形框架与条形板固接处角点两侧相邻的两个角点处。
本发明再进一步的技术方案是：底座与腿之间设有转向驱动机构；转向驱动机构包括电机A、齿轮A、齿轮B、卧式轴座、平面推力球轴承及转轴；电机A固接在底座的方形框架上，其机轴竖直伸出；齿轮A固接在电机A的机轴上；齿轮B固接在转轴上并与齿轮A啮合；卧式轴座安装在转轴上并位于齿轮B与基座之间，其上端与基座固定连接，其下端与齿轮B固定连接；平面推力球轴承套装在转轴上并位于齿轮B与底座的方形框架之间；转轴通过平面推力球轴承竖直活动安装在底座的方形框架上。
本发明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。
本发明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
相关信息详情
申请码:申请号:CN201811644265.X
申请日:2018-12-29
公开号:CN109606501A
公开日:2019-04-12
国家:CN
国家/省市:43(湖南)
授权编号:CN109606501B
授权时间:20191108
主分类号:B62D 57/032
专利分类号:B62D57/032
范畴分类:32B;27D;
申请人:南华大学
第一申请人:南华大学
申请人地址:421001 湖南省衡阳市蒸湘区常胜西路28号南华大学
发明人:马引航
第一发明人:马引航
当前权利人:南华大学
代理人:刘政旺
代理机构:43101
代理机构编号:衡阳市科航专利事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计