一种三自由度行走机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种三自由度行走机器人，包括机架，机架上左右对称设置有行走装置，其特征在于：行走装置包括摆动装置、水平设置的无杠液压缸Ⅰ和竖直设置的无杠液压缸Ⅱ，所述无杠液压缸Ⅰ包括沿所述机架前后方向水平设置的缸管Ⅰ和在缸管Ⅰ外周沿所述缸管Ⅰ长度方向滑动配合的滑座Ⅰ，所述无杠液压缸Ⅱ包括竖直设置的缸管Ⅱ和在缸管Ⅱ外周沿所述缸管Ⅱ长度方向滑动配合的滑座Ⅱ，所述缸管Ⅱ的底端与所述滑座Ⅰ顶部连接，所述滑座Ⅱ通过沿所述机架前后方向水平设置的铰轴与所述机架铰接配合。本发明专利技术结构简单，制作容易，操控难度小，动作灵活，不仅可以使机器人完成站立和下蹲动作，还能完成前进、后退、左移和右移的动作。

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度行走机器人
本专利技术涉及一种机器人，具体涉及一种三自由度行走机器人。
技术介绍
机器人是二十世纪人类最伟大的专利技术之一，人类对于机器人的研究由来已久。上世纪70年代，计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术迅速发展，机器人技术也随之进入高速发展阶段，成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人主要分为两类：工业机器人以及其他特种机器人，自1962年美国推出世界上第一台工业机器人以来，机器人在工业发达国家得到了迅速发展。根据国际工业机器人联合会统计，2014年全球工业机器人销量达22.5万台，全球工业机器人销量前5名分别是中国、韩国、日本、美国以及德国，这5大市场的销量占全球总销量的3/4。另外日本拥有的机器人总数占了全世界机器人总数的一半左右，继续保持机器人王国的地位。除日本外，全世界还有许多工业发达的国家，如美国、俄罗斯和西欧一些国家的机器人产业发展得也很快。行走机器人是具有人形的仿人形机器人，目前已研发出的行走机器人多为4自由度及以上的仿人形机器人，但4自由度以上的人形机器人存在机构复杂、调控难度大以及制作工艺困难等问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，制作容易，操控难度小的三自由度行走机器人。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种三自由度行走机器人，包括机架，机架上左右对称设置有行走装置，行走装置包括摆动装置、水平设置的无杆液压缸Ⅰ和竖直设置的无杆液压缸Ⅱ，所述无杆液压缸Ⅰ包括沿所述机架前后方向水平设置的缸管Ⅰ和在缸管Ⅰ外周沿所述缸管Ⅰ长度方向滑动配合的滑座Ⅰ，所述无杆液压缸Ⅱ包括竖直设置的缸管Ⅱ和在缸管Ⅱ外周沿所述缸管Ⅱ长度方向滑动配合的滑座Ⅱ，所述缸管Ⅱ的底端与所述滑座Ⅰ顶部连接，所述滑座Ⅱ通过沿所述机架前后方向水平设置的铰轴与所述机架铰接配合；所述摆动装置位于所述滑座Ⅱ的左右任意一侧，所述摆动装置包括驱动装置、受力运动装置和摆动块，所述驱动装置包括沿所述机架前后方向设置的驱动轴，驱动轴连接于所述摆动块的偏心点且能够驱动所述摆动块绕该偏心点进行往返摆动，所述摆动块上设有沿所述摆动块摆动方向的弧形滑槽，所述受力运动装置包括设置在所述弧形滑槽内且与所述弧形滑槽滚动配合的滚动部件，所述弧形滑槽与所述滑座Ⅱ之间设有偏转连接轴，偏转连接轴的一端与所述滑座Ⅱ固定连接，另一端与所述滚动部件转动配合。本专利技术中，分别可以实现机器人的站立和下蹲、前进和后退以及左移和右移的动作，其结构简单，制作容易，操控难度小。其中，通过控制无杆液压缸Ⅱ，使滑座Ⅱ能够沿缸管Ⅱ长度方向上下移动，滑座Ⅱ与机架铰接连接的关系，同时驱使机架上升或下降，从而完成机器人的站立和下蹲动作。当机器人在站立状态下，整体重心在整个机器人中心，其中一个行走装置（右脚）中的摆动装置，在驱动装置的带动下，摆动块以其上的偏心点为摆动中心进行往返摆动，摆动块在摆动的时候，还可以调节机架的重心，同时另外一个行走装置（左脚）中的滑座Ⅱ向下移动，因为滑座Ⅱ铰接连接在机架上，相对缸管Ⅱ向上移，相当于机器人抬起左脚，此时机器人的重心偏向于右脚，右脚独立站立；再控制右脚上的滑座Ⅰ向前移动，带动整个机器人前移，同时左脚的滑座Ⅰ向后移，使缸管Ⅰ向前伸；然后左脚的滑座Ⅱ向上移动，相对缸管Ⅱ向下移，使左脚接触到地面，同时右脚中摆动装置的驱动装置控制摆动块反转，使机器人重心调整到中心，恢复到站立状态，此时完成向前一步的移动。之后左、右脚轮换交替动作，使机器人前行。反之也可以实现机器人的向后行进。当机器人在站立状态下，右脚中的摆动块偏心转动，同时左脚中的缸管Ⅱ上移，使机器人重心偏向右脚，靠右脚独立站立；然后左脚中的摆动块偏心转动，使左脚中的缸管Ⅱ向左侧偏转分开；接着左腿中的缸管Ⅱ下移，使左脚接触到地面，此时处于右腿站立、左腿斜支撑状态；然后右腿中的缸管Ⅱ下移，机架向左偏移，同时控制左腿中的缸管Ⅱ上移，使机器人整体重心偏向于左脚，此时处于左脚站立，右腿斜支撑状态；然后右脚中的缸管Ⅱ继续上移，并控制右脚中的摆动块偏心转动，使右脚中的缸管Ⅱ向左侧偏转，同时左脚中的摆动块偏心转动，使机架和左脚向右偏，让机器人恢复到站立状态。重复上述动作过程，能够使机器人向左行进。反之也可以实现机器人的向右行进。作为优化，所述摆动块为半圆形偏心轮，所述弧形滑槽的弧度小于所述半圆形偏心轮的弧度。在制作时，半圆形偏心轮可以减少生产工艺，降低生产成本，节约生产时间，提高生产效率。作为优化，所述滚动部件为滚动轮，所述滚动轮的滚动面与弧形滑槽滚动配合，所述滚动轮的一侧设有向另一侧穿设的且与所述滚动轮转动配合的转轴，所述偏转连接轴与所述滚动部件的连接端设有凹形槽，所述转轴的两端分别与所述凹形槽的内侧槽壁连接。滚动轮在弧形滑槽内滚动，偏转连接轴的端部通过转轴与滚动轮转动配合，使偏心轮在偏心转动时，偏转连接轴伸缩自己，无卡阻现象，且易于安装和维护。作为优化，所述无杆液压缸Ⅰ的底部连接有水平设置的足底板。使机器人拥有像人一样的脚板，站得很稳。综上所述，本专利技术的有益效果在于：本专利技术结构简单，制作容易，操控难度小，动作灵活，不仅可以使机器人完成站立和下蹲动作，还能完成前进、后退、左移和右移的动作。附图说明为了使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术的立体结构示意图；图2为本专利技术中的摆动装置结构示意图；图3为本专利技术左右方向行走过程的示意图；图4为本专利技术前后方向行走过程的示意图；图5为本专利技术的液压控制原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。如图1至图5所示，本具体实施方式中的一种三自由度行走机器人，包括机架1，机架1上左右对称设置有行走装置，行走装置包括摆动装置、水平设置的无杆液压缸Ⅰ和竖直设置的无杆液压缸Ⅱ，所述无杆液压缸Ⅰ包括沿所述机架1前后方向水平设置的缸管Ⅰ2和在缸管Ⅰ2外周沿所述缸管Ⅰ2长度方向滑动配合的滑座Ⅰ3，所述无杆液压缸Ⅱ包括竖直设置的缸管Ⅱ4和在缸管Ⅱ4外周沿所述缸管Ⅱ4长度方向滑动配合的滑座Ⅱ5，所述缸管Ⅱ4的底端与所述滑座Ⅰ3顶部固定连接，所述滑座Ⅱ5通过沿所述机架1前后方向水平设置的铰轴与所述机架1铰接配合；所述摆动装置位于所述滑座Ⅱ5的左右任意一侧，所述摆动装置包括驱动装置、受力运动装置和摆动块6，所述驱动装置包括沿所述机架1前后方向设置的驱动轴7，驱动轴7连接于所述摆动块6的偏心点且能够驱动所述摆动块6绕该偏心点进行往返摆动，所述摆动块6上设有沿所述摆动块6摆动方向的弧形滑槽8，所述受力运动装置包括设置在所述弧形滑槽8内且与所述弧形滑槽8滚动配合的滚动部件，所述弧形滑槽8与所述滑座Ⅱ5之间设有偏转连接轴9，偏转连接轴9的一端与所述滑座Ⅱ5固定连接，另一端与所述滚动部件转动配合。本具体实施方式中，所述摆动块6为半圆形偏心轮，所述弧形滑槽8的弧度小于所述半圆形偏心轮的弧度。本具体实施方式中，所述滚动部件为滚动轮，所述滚动轮的滚动面与弧形滑槽8滚动配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三自由度行走机器人，包括机架，机架上左右对称设置有行走装置，其特征在于：行走装置包括摆动装置、水平设置的无杠液压缸Ⅰ和竖直设置的无杠液压缸Ⅱ，所述无杠液压缸Ⅰ包括沿所述机架前后方向水平设置的缸管Ⅰ和在缸管Ⅰ外周沿所述缸管Ⅰ长度方向滑动配合的滑座Ⅰ，所述无杠液压缸Ⅱ包括竖直设置的缸管Ⅱ和在缸管Ⅱ外周沿所述缸管Ⅱ长度方向滑动配合的滑座Ⅱ，所述缸管Ⅱ的底端与所述滑座Ⅰ顶部固定连接，所述滑座Ⅱ通过沿所述机架前后方向水平设置的铰轴与所述机架铰接配合；所述摆动装置位于所述滑座Ⅱ的左右任意一侧，所述摆动装置包括驱动装置、受力运动装置和摆动块，所述驱动装置包括沿所述机架前后方向设置的驱动轴，驱动轴连接于所述摆动块的偏心点且能够驱动所述摆动块绕该偏心点进行往返摆动，所述摆动块上设有沿所述摆动块摆动方向的弧形滑槽，所述受力运动装置包括设置在所述弧形滑槽内且与所述弧形滑槽滚动配合的滚动部件，所述弧形滑槽与所述滑座Ⅱ之间设有偏转连接轴，偏转连接轴的一端与所述滑座Ⅱ固定连接，另一端与所述滚动部件转动配合。

【技术特征摘要】
1.一种三自由度行走机器人，包括机架，机架上左右对称设置有行走装置，其特征在于：行走装置包括摆动装置、水平设置的无杆液压缸Ⅰ和竖直设置的无杆液压缸Ⅱ，所述无杆液压缸Ⅰ包括沿所述机架前后方向水平设置的缸管Ⅰ和在缸管Ⅰ外周沿所述缸管Ⅰ长度方向滑动配合的滑座Ⅰ，所述无杆液压缸Ⅱ包括竖直设置的缸管Ⅱ和在缸管Ⅱ外周沿所述缸管Ⅱ长度方向滑动配合的滑座Ⅱ，所述缸管Ⅱ的底端与所述滑座Ⅰ顶部固定连接，所述滑座Ⅱ通过沿所述机架前后方向水平设置的铰轴与所述机架铰接配合；所述摆动装置位于所述滑座Ⅱ的左右任意一侧，所述摆动装置包括驱动装置、受力运动装置和摆动块，所述驱动装置包括沿所述机架前后方向设置的驱动轴，驱动轴连接于所述摆动块的偏心点且能够驱动所述摆动块绕该偏心点进行往返摆动，所述摆动块上设有沿所述摆动块摆动方向的弧形滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫，赵鹏举，刘明，佘明洪，廖勇，王长春，雷亮，李雪松，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：发明
国别省市：重庆;85