一种四足机器人及坡面运动姿势调整方法技术

本发明专利技术公开了一种四足机器人及坡面运动姿势调整方法，包括前机体和后机体，前机体和后机体之间通过柔性脊椎相连，在柔性脊椎的下方设有液压缸；液压缸的两端分别铰接在前机体、后机体内侧下方。机器人在坡面的初始姿态时；首先控制液压缸伸长，使柔性脊椎呈“凹”型弯曲，使前、后机体的相对角度增大，从而扩大了机器人前后足端距离，然后控制前腿和后腿各自绕与其连接的髋关节顺时针转动，使前腿和后腿相对机体向后摆动一定角度，使机器人质心相对坡面向上移动，直至机器人重心延长线与坡面交点位于四个落足点的中心位置。

【技术实现步骤摘要】
一种四足机器人及坡面运动姿势调整方法
本专利技术涉及一种四足机器人及四足机器人的坡面运动姿势调整方法。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。专利技术人发现现有的机器人坡面运动姿势调整方法中，仅仅通过机器人腿部的调整实现运动姿势的调整，但是这种调整方法导致机器人在坡面上运动时，稳定性比较差。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种四足机器人及四足机器人的坡面运动姿势调整方法。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术提供了一种四足机器人，包括前机体和后机体，所述的前机体安装前腿，后机体上安装有后腿，前腿和后腿各自包括大腿和小腿，所述的大腿通过第一髋关节与前机体或后机体相连，所述的大腿通过第二髋关节与小腿相连；前机体或后机体相连通过所述的前机体和后机体之间通过柔性脊椎相连，柔性脊椎为两根橡胶棒，两根橡胶棒的两端分别插进前机体和后机体内侧的孔中，形成过盈配合，与机体固定连接；在两根橡胶棒的下方设有液压缸；液压缸的两端分别铰接在前机体、后机体内侧下方；通过控制液压缸的伸缩即可实现柔性脊椎的弯曲，进而实现前机体、后机体的相对转动。第二方面，本专利技术基于上述四足机器人，还提供了一种坡面运动姿势调整方法；机器人在坡面的初始姿态时；首先控制液压缸伸长，使柔性脊椎呈“凹”型弯曲，使前后机体的相对角度增大，从而扩大了机器人前后足端距离，然后控制前腿和后腿各自绕与其连接的第一髋关节顺时针转动，使前腿和后腿相对机体向后摆动一定角度，使机器人质心相对坡面向上移动，直至机器人重心延长线与坡面交点位于四个落足点的中心位置；上述本专利技术的实施例的有益效果如下：本专利技术通过在柔性脊椎的下部增加液压缸，在姿势调整过程中，腿部长度不变，弯曲脊椎增大了前后足端距离，提高了机器人坡面防后翻稳定性；进行机器人大腿绕髋关节的角度调整后，机器人质心延长线处于支撑多边形的中心点，各腿部受力更加均衡,进一步提高了运动稳定性。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术提出的具有柔性脊椎的四足机器人结构示意图；图2(a)、图2(b)、图2(c)是本专利技术坡面运动姿势调整方法示意图；图3是姿态调整稳定性分析示意图；图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。1-小腿、2-大腿、3-后机体、4-柔性脊椎、5-前机体、6-液压缸、7-前腿髋关节、8-前腿膝关节、9-后腿髋关节、10-后腿膝关节。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本专利技术另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上”、“下”、“前”“后”字样，仅表示与附图本身的上、下、前、后方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。正如
技术介绍
所介绍的，现有的机器人坡面运动姿势调整方法中，仅仅通过机器人腿部的调整难以进一步提高机器人的坡面运动稳定性，因此为了实现机器人更稳定的坡面运动，本申请提出了一种基于柔性脊椎的机器人坡面运动姿势调整方法。为了解决如上的技术问题，本专利技术提出了一种四足机器人及坡面运动姿势调整方法。本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1所示，具有柔性脊椎的四足机器人的躯干分为前机体5和后机体3两部分，前机体5和后机体3之间为橡胶棒构成柔性脊椎4，柔性脊椎4的两端分别插进前机体5和后机体3内侧的孔中，形成过盈配合，与机体固定连接。柔性脊椎4下方为液压缸6，液压缸6的两端分别铰接在前机体5、后机体3内侧下方，具体的液压缸6的缸体部分固定在后机体3上，活塞杆部分固定在前机体5上。通过控制液压缸6的伸缩即可实现柔性脊椎4的弯曲，进而实现前后机体的相对转动。本实施例中，橡胶棒包括两根，两根橡胶棒相互平行，当然不难理解的，橡胶棒还可以设置三根、四根等，且多根橡胶棒也要求相互平行。本实施例中，所述的液压缸进设置了一个，当然不难理解的，液压缸也可以设置多个，当设置多个时，多个液压缸相互平行。当然不难立即的，所述的液压缸还可以根据需要替换成气缸。本实施例中，在机器人的前机体上安装两个前腿部，在机器人的后机体上安装两个后腿部；每个腿部由大腿2和小腿1组成，如图所示，后腿的大腿2通过后腿髋关节9与后机体相连，大腿2和小腿1之间通过后腿膝关节10相连；后腿的大腿2通过前腿髋关节7与前机体相连，大腿2和小腿1之间通过前腿膝关节8相连；上述的髋关节是前机体5或后机体3与大腿2之间的关节，膝关节是大腿2与小腿1之间的关节。基于上述机器人，本实施例中提出的坡面运动姿势调整方法：现有的机器人坡面运动姿势调整方法中，仅仅通过机器人腿部的调整难以进一步提高机器人的坡面运动稳定性，因此为了实现机器人更稳定的坡面运动，本申请提出了一种基于柔性脊椎的机器人坡面运动姿势调整方法。该坡面运动姿势调整方法加入了对柔性脊椎4的控制：如图2(a)、图2(b)、图2(c)所示，机器人在坡面的初始姿态为图2(a)图；首先控制液压缸6伸长，使柔性脊椎4呈“凹”型弯曲，使前后机体的相对角度增大，从而扩大了机器人前后足端距离，如图2(b)图所示；然后控制两个前腿绕髋关节7和两个后腿绕髋关节9顺时针转动，使前腿和后腿相对机体向后摆动一定角度，使机器人质心相对坡面向上移动，直至机器人重心延长线与坡面交点位于四个落足点的中心位置。如图3所示，图中：d为后腿足端到机器人质心的竖直延长线的距离，α为坡面斜度，FNq为机器人前足端受到的支持力，FNh为机器人后足端受到的支持力，LZ为前后足端之间的距离，O点为后足端与坡面接触点，C点为质心重力延长线与斜面交点，A点为前足端与坡面接触点，机器人重量为G。由图3中的力和力矩平衡可知：Gd＝FNqLZFNq+FNh＝GcosαFNq·CA＝FNh(LZ-CA)化简可得：从图2中也可以看出当机器人进行坡面姿势调整之后，机器人质心靠前，式中的比值减小，机器人前足端所受支持力FNq增大，同时前后足端距离LZ增大，又因为机器人重量G一定，所以d值变大，机器人在坡面的稳定性也越大。该方法的优点有：姿势调整过程中，腿部长度不变，弯曲脊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四足机器人，包括前机体和后机体，所述的前机体安装前腿，后机体上安装有后腿，前腿和后腿各自包括大腿和小腿，所述的大腿通过髋关节与前机体或后机体相连，所述的大腿通过膝关节与小腿相连；其特征在于，所述的前机体和后机体之间通过柔性脊椎相连，在柔性脊椎的下方设有液压缸；液压缸的两端分别铰接在前机体、后机体内侧下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种四足机器人，包括前机体和后机体，所述的前机体安装前腿，后机体上安装有后腿，前腿和后腿各自包括大腿和小腿，所述的大腿通过髋关节与前机体或后机体相连，所述的大腿通过膝关节与小腿相连；其特征在于，所述的前机体和后机体之间通过柔性脊椎相连，在柔性脊椎的下方设有液压缸；液压缸的两端分别铰接在前机体、后机体内侧下方。


2.如权利要求1所述的四足机器人，其特征在于，所述的柔性脊椎为柔性橡胶棒，柔性橡胶棒的两端分别插进前机体和后机体内侧的孔中，形成过盈配合，与机体固定连接。


3.如权利要求2所述的四足机器人，其特征在于，所述的柔性橡胶棒包括多个时，多个柔性橡胶棒相互平行。


4.如权利要求2所述的四足机器人，其特征在于，所述的柔性橡胶棒包括两个，一个柔性橡胶棒连接前机体和后机体的左侧，另外一个柔性橡胶棒连接前机体和后机体的右侧。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：马宗利，马庆营，王建明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37