一种六自由度四足机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种六自由度四足机器人，包括上板和四条机械腿，所述四条机械腿均匀对称地分布在上板下方的四周，且四条机械腿的结构完全相同，所述上板连接四条机械腿并构成六自由度机器人的躯干；本实用新型专利技术四个机械腿采用相同的结构，简化四足机器人结构，增强了机器人的灵活性，本实用新型专利技术具有六个自由度，适应性高，能在复杂环境中工作，机械腿采用串并混联的方式，可兼备串联和并联两种机构的优点，具有工作空间大、运动惯性小、承载能力强和运动精度高等优点，整体采用了对称结构设计，运动灵活，承载能力强，具有结构简单紧凑，设计合理，加工和装配工艺良好等优点。

A six degree of freedom quadruped robot

The utility model discloses a six degree of freedom quadruped robot, including the upper plate and four mechanical legs. The four mechanical legs are evenly distributed around the upper plate, and the structure of the four mechanical legs is exactly the same, the upper plate is connected with four mechanical legs and constitutes the trunk of the six freedom degree robot, and the utility model four is four. A mechanical leg adopts the same structure to simplify the structure of the quadruped robot and enhance the flexibility of the robot. The utility model has six degrees of freedom, high adaptability, can work in a complex environment, the leg adopts a series of serial and parallel connections, and has the advantages of series and parallel two machines, with large workspace and transportation. With the advantages of small dynamic inertia, strong bearing capacity and high precision of motion, the design of symmetrical structure is adopted as a whole, the movement is flexible, the bearing capacity is strong, the structure is simple and compact, the design is reasonable, and the processing and assembly process are good.

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度四足机器人
本技术涉及四足机器人领域，更具体的说，尤其涉及一种六自由度四足机器人。
技术介绍
四足步行机器人是一种对复杂地形具有高度适应性和具有实际应用价值的移动机器人，比双足步行机器人承载能力强，稳定性好，同时又比六足，八足步行机器人结构简单。现有的四足机器人都有某些缺陷，例如申请号为CNIO5109575A的中国技术专利公开了一种仿犬四足机器人，包括了腿部、前肩梁、后肩梁、前脊椎、腰部和后脊椎，由两个液压缸分别控制脊椎的横滚自由度与水平方向的偏转自由度；申请号为CN201510404059.1的中国技术专利公开了一种四足机器人，包括机架、防尘罩和结构完全相同的四条机械腿,即左前腿、右前腿、左后腿和右后腿，具有十二个伺服电机，其中每三个电机控制一条机械腿,实现机械腿的起落、前进、后退以及侧摆运动；申请号为CN201410520580.7的中国技术专利公开了一种仿生四足机器人包括腿部、前肩梁、后肩梁、前脊椎和后脊椎，前、后脊椎之间的上销、下销、左销和右销上均套有一弹簧，依靠弹簧的压缩或伸长，提供脊椎的横滚自由度和偏转自由度；但是，上述技术专利具有的自由度欠缺，不能更好地适应复杂地形，且整体结构较为复杂，导致成本增加。针对上述不足，需要设计和开发一种六自由度四足机器人，能够补足上述各个缺点。
技术实现思路
本技术的目的在于更好地保护人类生命安全，日常生活中存在人类无法到达的地方和可能危机人类生命的特殊场合，如工地，防灾救援现场等许多领域，解决现有的四足机器人自由度欠缺，不能更好地适应复杂地形，且整体结构较为复杂，导致成本增加的问题，提出了一种六自由度四足机器人，具有结构简单紧凑，成本较低并可以更好地保护人类生命安全。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种六自由度四足机器人，包括上板和四条机械腿，所述四条机械腿均匀对称地分布在上板下方的四周，且四条机械腿的结构完全相同，所述上板连接四条机械腿并构成六自由度机器人的躯干；所述机械腿包括转动关节、腿部和踝关节；所述转动关节包括固定底板、第一轴承座、转动连接杆、竖板、转动关节从动杆、第二轴承座、转动关节连杆和转动关节步进电机；所述固定底板固定在上板上，两块竖板垂直固定在固定底板的下方且两块竖板相互垂直；两块竖板的内侧均设置有第一轴承座，且两个输入轴分别通过轴承安装在两个第一轴承座内；两个第二轴承座分别固定在腿部上且两个第二轴承座的轴心线相互垂直，第二运动链轴和第三运动链轴分别通过轴承安装在两个第二轴承座内；每块竖板的外侧还设置有转动关节步进电机，竖板上设置有通孔，转动关节步进电机的输出轴穿过通过并通过键连接对应竖板上的输入轴；所述转动连接杆为直角方形杆，转动连接杆的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在一根输入轴上，转动连接杆的另一端与转动关节从动杆通过第一运动链轴铰接；所述转动关节连杆为直角方形杆，转动关节连杆的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在另一根输入轴上，转动关节连杆的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第三运动链轴上；所述转动关节从动杆直角方形杆，转动关节从动杆的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第二运动链轴上；所述腿部包括顶板、第一上臂、腿部步进电机、减速器、电机支架、主动圆锥齿轮、从动圆锥齿轮、腿部主动轴套筒、腿部主动杆、腿部动杆轴、腿部从动杆、腿部旋转轴、前臂、从动轴轴套、关节连接件、从动轴、第二上臂、腿部动杆轴轴套、腿部主动轴；所述顶板为U型板，其中一个第二轴承座固定在顶板的底面上，第一上臂和第二上臂的上端分别固定在顶板的两个侧面上，所述顶板、第一上臂和第二上臂共同构成整个上臂组件；所述关节连接件为U型板，两个前臂的下端分别固定在关节连接件的两个侧面上，所述关节连接件和两个前臂共同构成整个前臂组件，前臂组件的两个前臂的上端与上臂组件的第一上臂和第二上臂的下端通过腿部旋转轴铰接在一起，前臂组件和上臂组件绕着腿部旋转轴相互转动；所述腿部主动轴的一端安装在第一上臂的中部，腿部主动轴的另一端安装在第二上臂的中部，从动圆锥齿轮固定在腿部主动轴上，所述腿部主动轴套筒固定在所述腿部主动轴上，所述腿部主动杆的一端固定在所述腿部主动轴套筒上，腿部主动杆的另一端与腿部从动杆通过腿部动杆轴铰接；所述腿部从动杆的另一端通过从动轴轴套套装在从动轴上，所述从动轴的两端分别安装在两条前臂的中部；所述腿部步进电机固定在上臂组件上，所述电机支架呈U型且电机支架的两个侧面分别与第一上臂和第二上臂固定连接，电机支架设置有通孔且减速器安装在所述电机支架的通孔内，所述腿部步进电机的转动轴通过减速器连接主动圆锥齿轮，且所述主动圆锥齿轮和从动圆锥齿轮相互啮合；腿部步进电机通过联轴器带动主动圆锥齿轮的转动，从而带动从动圆锥齿轮、腿部主动轴套筒、腿部主动轴和腿部主动杆组成的整体进行转动，进而通过腿部从动杆带动整个前臂组件绕着腿部主动轴转动；所述踝关节包括踝关节静平台、胡克铰链、直线电机连接件、直线电机、推杆连接件、第一球铰链、第二球铰链、踝关节动平台、支撑轴；所述踝关节静平台通过螺栓固定在腿部的关节连接件上，所述踝关节静平台的下方均布三个胡克铰链；所述踝关节动平台上均布三个第一球铰链，且踝关节动平台的中部安装有第二球铰链，支撑轴的一端固定在踝关节静平台上，支撑轴的另一端连接第二球铰链；所述直线电机设置有三个，每个所述直线电机的两端均分别连接直线电机连接件和推杆连接件，直线电机通过直线电机连接件铰接在胡可铰链上，直线电机通过推杆连接件铰接在第一球铰链上。进一步的，所述腿部主动轴穿过第一上臂和第二上臂的外侧均安装有轴承端盖。进一步的，所述腿部主动杆为设置有一定角度的曲柄，腿部主动杆的一端通过键连接在腿部主动轴套筒上，另一端通过轴承连接在腿部动杆轴上。进一步的，所述腿部还包括腿部上臂连板，所述腿部上臂连板呈U型设计，且腿部上臂连板的两个侧面分别固定在第一上臂和第二上臂的内侧。进一步的，所述前臂靠近上臂组件的一端设置为半圆形，另一端设置为方形。进一步的，所述第一上臂和第二上臂靠近顶板的一端设置为方形，另一端设置为半圆形。进一步的，所述从动圆锥齿轮通过键定位在腿部主动轴上，所述腿部主动轴套筒通过键定位在腿部主动轴上。进一步的，所述第一球铰链包括球头、球头支架和球头端盖，所述球头设置为带杆的球体，杆部分安装在推杆连接件中，用紧定螺钉固定，球体部分安装在球头支架中，用球头端盖固定位置，所述球头支架安装在踝关节动平台上，且与踝关节动平台呈一定角度。进一步的，所述踝关节动平台设置为三角形板，三角均设置为圆角，在踝关节动平台正中间设置有四个矩形布置的通孔，与第二球铰链上的螺纹孔配合，并通过螺钉连接，在三个角上分别设置有四个矩形布置的通孔，与第一球铰链上的螺纹孔配合，并通过螺钉连接。进一步的，所述支撑轴设置为方形柱子，方形柱子四周设置有四个肋板，底部设置有四个通孔，与踝关节静平台上的通孔配合，并通过螺栓螺母连接，另一端设置有凹槽，用于安装第二球铰链，与凹槽垂直设置有两个螺纹孔，通过紧定螺钉将第二球铰链固定在支撑轴上。进一步的，所述转动关节的杆件均设置有一定的角度。确保了转动关节运动的精确性，提高了工作空间。所述转动关节设置为球面5R并联机构，增加了转动关节的自由度，增大了运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六自由度四足机器人，其特征在于：包括上板(1)和四条机械腿，所述四条机械腿均匀对称地分布在上板(1)下方的四周，且四条机械腿的结构完全相同，所述上板(1)连接四条机械腿并构成六自由度机器人的躯干；所述机械腿包括转动关节(2)、腿部(3)和踝关节(4)；所述转动关节(2)包括固定底板(201)、第一轴承座(202)、转动连接杆(203)、竖板(204)、转动关节从动杆(205)、第二轴承座(206)、转动关节连杆(207)和转动关节步进电机(5)；所述固定底板(201)固定在上板(1)上，两块竖板(204)垂直固定在固定底板(201)的下方且两块竖板(204)相互垂直；两块竖板(204)的内侧均设置有第一轴承座(202)，且两个输入轴分别通过轴承安装在两个第一轴承座(202)内；两个第二轴承座(206)分别固定在腿部(3)上且两个第二轴承座(206)的轴心线相互垂直，第二运动链轴和第三运动链轴分别通过轴承安装在两个第二轴承座(206)内；每块竖板(204)的外侧还设置有转动关节步进电机(5)，竖板(204)上设置有通孔，转动关节步进电机(5)的输出轴穿过并通过键连接对应竖板(204)上的输入轴；所述转动连接杆(203)为直角方形杆，转动连接杆(203)的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在一根输入轴上，转动连接杆(203)的另一端与转动关节从动杆(205)通过第一运动链轴铰接；所述转动关节连杆(207)为直角方形杆，转动关节连杆(207)的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在另一根输入轴上，转动关节连杆(207)的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第三运动链轴上；所述转动关节从动杆(205)直角方形杆，转动关节从动杆(205)的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第二运动链轴上；所述腿部(3)包括顶板(301)、第一上臂(302)、腿部步进电机(303)、减速器(304)、电机支架(305)、主动圆锥齿轮(306)、从动圆锥齿轮(307)、腿部主动轴套筒(309)、腿部主动杆(310)、腿部动杆轴(311)、腿部从动杆(313)、腿部旋转轴(314)、前臂(315)、从动轴轴套(316)、关节连接件(317)、从动轴(318)、第二上臂(319)、腿部动杆轴轴套(320)、腿部主动轴(321)；所述顶板(301)为U型板，其中一个第二轴承座(206)固定在顶板(301)的底面上，第一上臂(302)和第二上臂(319)的上端分别固定在顶板(301)的两个侧面上，所述顶板(301)、第一上臂(302)和第二上臂(319)共同构成整个上臂组件；所述关节连接件(317)为U型板，两个前臂(315)的下端分别固定在关节连接件(317)的两个侧面上，所述关节连接件(317)和两个前臂(315)共同构成整个前臂组件，前臂组件的两个前臂(315)的上端与上臂组件的第一上臂(302)和第二上臂(319)的下端通过腿部旋转轴(314)铰接在一起，前臂组件和上臂组件绕着腿部旋转轴(314)相互转动；所述腿部主动轴(321)的一端安装在第一上臂(302)的中部，腿部主动轴(321)的另一端安装在第二上臂(319)的中部，从动圆锥齿轮(307)固定在腿部主动轴(321)上，所述腿部主动轴套筒(309)固定在所述腿部主动轴(321)上，所述腿部主动杆(310)的一端固定在所述腿部主动轴套筒(309)上，腿部主动杆(310)的另一端与腿部从动杆(313)通过腿部动杆轴(311)铰接；所述腿部从动杆(313)的另一端通过从动轴轴套(316)套装在从动轴(318)上，所述从动轴(318)的两端分别安装在两条前臂(315)的中部；所述腿部步进电机(303)固定在上臂组件上，所述电机支架(305)呈U型且电机支架(305)的两个侧面分别与第一上臂(302)和第二上臂(319)固定连接，电机支架(305)设置有通孔且减速器(304)安装在所述电机支架(305)的通孔内，所述腿部步进电机(303)的转动轴通过减速器(304)连接主动圆锥齿轮(306)，且所述主动圆锥齿轮(306)和从动圆锥齿轮(307)相互啮合；腿部步进电机(303)通过联轴器带动主动圆锥齿轮(306)的转动，从而带动从动圆锥齿轮(307)、腿部主动轴套筒(309)、腿部主动轴(321)和腿部主动杆(310)组成的整体进行转动，进而通过腿部从动杆(313)带动整个前臂组件绕着腿部主动轴(321)转动；所述踝关节(4)包括踝关节静平台(402)、胡克铰链(403)、直线电机连接件(404)、直线电机(405)、推杆连接件(406)、第一球铰链(407)、第二球铰链(408)、踝关节动平台(409)、支撑轴(410)；所述踝关节静平台(402)通过螺栓固定在腿部(3)的关节连接件(317)上，所述踝关节静平台(402...

【技术特征摘要】
1.一种六自由度四足机器人，其特征在于：包括上板(1)和四条机械腿，所述四条机械腿均匀对称地分布在上板(1)下方的四周，且四条机械腿的结构完全相同，所述上板(1)连接四条机械腿并构成六自由度机器人的躯干；所述机械腿包括转动关节(2)、腿部(3)和踝关节(4)；所述转动关节(2)包括固定底板(201)、第一轴承座(202)、转动连接杆(203)、竖板(204)、转动关节从动杆(205)、第二轴承座(206)、转动关节连杆(207)和转动关节步进电机(5)；所述固定底板(201)固定在上板(1)上，两块竖板(204)垂直固定在固定底板(201)的下方且两块竖板(204)相互垂直；两块竖板(204)的内侧均设置有第一轴承座(202)，且两个输入轴分别通过轴承安装在两个第一轴承座(202)内；两个第二轴承座(206)分别固定在腿部(3)上且两个第二轴承座(206)的轴心线相互垂直，第二运动链轴和第三运动链轴分别通过轴承安装在两个第二轴承座(206)内；每块竖板(204)的外侧还设置有转动关节步进电机(5)，竖板(204)上设置有通孔，转动关节步进电机(5)的输出轴穿过并通过键连接对应竖板(204)上的输入轴；所述转动连接杆(203)为直角方形杆，转动连接杆(203)的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在一根输入轴上，转动连接杆(203)的另一端与转动关节从动杆(205)通过第一运动链轴铰接；所述转动关节连杆(207)为直角方形杆，转动关节连杆(207)的一端通过带有键槽的圆柱筒固定在另一根输入轴上，转动关节连杆(207)的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第三运动链轴上；所述转动关节从动杆(205)直角方形杆，转动关节从动杆(205)的另一端通过带有键槽的圆柱筒固定在第二运动链轴上；所述腿部(3)包括顶板(301)、第一上臂(302)、腿部步进电机(303)、减速器(304)、电机支架(305)、主动圆锥齿轮(306)、从动圆锥齿轮(307)、腿部主动轴套筒(309)、腿部主动杆(310)、腿部动杆轴(311)、腿部从动杆(313)、腿部旋转轴(314)、前臂(315)、从动轴轴套(316)、关节连接件(317)、从动轴(318)、第二上臂(319)、腿部动杆轴轴套(320)、腿部主动轴(321)；所述顶板(301)为U型板，其中一个第二轴承座(206)固定在顶板(301)的底面上，第一上臂(302)和第二上臂(319)的上端分别固定在顶板(301)的两个侧面上，所述顶板(301)、第一上臂(302)和第二上臂(319)共同构成整个上臂组件；所述关节连接件(317)为U型板，两个前臂(315)的下端分别固定在关节连接件(317)的两个侧面上，所述关节连接件(317)和两个前臂(315)共同构成整个前臂组件，前臂组件的两个前臂(315)的上端与上臂组件的第一上臂(302)和第二上臂(319)的下端通过腿部旋转轴(314)铰接在一起，前臂组件和上臂组件绕着腿部旋转轴(314)相互转动；所述腿部主动轴(321)的一端安装在第一上臂(302)的中部，腿部主动轴(321)的另一端安装在第二上臂(319)的中部，从动圆锥齿轮(307)固定在腿部主动轴(321)上，所述腿部主动轴套筒(309)固定在所述腿部主动轴(321)上，所述腿部主动杆(310)的一端固定在所述腿部主动轴套筒(309)上，腿部主动杆(310)的另一端与腿部从动杆(313)通过腿部动杆轴(311)铰接；所述腿部从动杆(313)的另一端通过从动轴轴套(316)套装在从动轴(318)上，所述从动轴(318)的两端分别安装在两条前臂(315)的中部；所述腿部步进电机(303)固定在上臂组件上，所述电机支架(305)呈U型且电机支架(305)的两个侧面分别与第一上臂(302)和第二上臂(319)固定连接，电机支架(305)设置有通孔且减速器(304)安装在所述电机支架(305)的通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李研彪，徐梦茹，杨天豪，沈浩然，孙鹏，王林，罗怡沁，郑航，王泽胜，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33