一种具有多运动方式的双足机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有多运动方式的双足机器人，属于机器人技术领域，其特征包括四曲杆机械腿机构、机身箱体、腿部箱体、同轴传动系统、合页齿轮传动系统、动力电机；同轴传动系统由动力电机输出经由同步带减速给内外套轴，四曲杆机械腿的两曲杆分别与同轴传动系统中的内外套轴相联接，并将它们固定在腿部箱体上；机身下板与腿部箱体下板处使用合页齿轮传动系统进行联接，由机身处动力电机输出经由一对齿轮传动减速到腿部箱体处合页套筒；动力电机总计6个；通过控制腿部电机驱动四曲杆机械腿机构发生结构变形，控制机身处电机实现腿部箱体旋转摆动。通过协调控制6个电机，此双足机器人可以实现轮、足、爪式的运动与转化以及左右的移步运动。右的移步运动。右的移步运动。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多运动方式的双足机器人


[0001]本技术涉及一种具有多运动方式的双足机器人，特别是一种腿部可以实现轮式旋转、足式行走、爪式抓取和躯体可以左右移步运动的双足机器人，属于机器人领域。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步，增材技术、逆向工程、智能驱动和控制等技术快速发展，机器人的研究与开发得到飞跃进展，其中仿人的双足机器人以其自身的灵活运动能力和较强的环境适应性被人们所钟爱，目前双足机器人设计的典型特点为使用转动副模拟人的髋关节、膝关节和踝关节，同时使用动力执行装置模拟人体肌肉实现对躯体的支撑、稳定控制和不同的运动步态。然而大多数双足机器人存在着结构繁琐、能耗大、环境适应性不强、运动形式单一等问题，如专利[201721844602.0]所述的双足行走装置，结构上简单，通过电机驱动减速机构进行足端运动，实现基本的足式行走功能；专利[201710212253.9]所述的可调双足杆仿生单足轮，通过液压马达驱动齿轮传动带动腿部转动，从而带动足杆发生转动，可在复杂地面环境实现行走功能，但其通过多级传动实现行走功能，结构上繁琐；又如专利[20201084738.8]所述的腿足式双足机器人，通过多级关节设计实现了足式行走功能，结构复杂，操作不便。因此，专利技术一种结构简单、功能性强、控制方便的双足机器人将有利于拓宽机器人的应用场景。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种具有多运动方式的双足机器人，腿部集轮、足、爪一体式转化运动和躯体左右移步运动的多运动方式双足机器人。
[0004]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有多运动方式的双足机器人，由四曲杆机械腿机构、同轴传动系统、腿部箱体、机身箱体、合页齿轮传动系统、6个动力电机组成；所述四曲杆机械腿机构和同轴传动系统实现双足机器人腿部一体式转化运动；所述合页齿轮传动系统实现双足机器人躯体的左右移步运动。
[0005]所述四曲杆机械腿机构包含两个120
°
圆弧曲杆和两个60
°
圆弧加直线的复合曲杆，其中两个120
°
圆弧曲杆半径相同，两个复合曲杆的半径和长度相等并且直线段为半径长度，复合曲杆与120
°
圆弧曲杆半径相同且长度比为(6+π)/4π，两个120
°
曲杆的一端相联接，另一端分别与曲杆中部过渡端口相联接，复合曲杆直线处端口分别与同轴传动的内外传动轴相联接，同时将它们固定在所述腿部箱体上，两个动力电机分别驱动同轴动力系统中的两个带轮，经过同步带减速将动力传递给内外传动轴；在不同的环境状况和应用场景下，通过控制腿部处电机驱动四曲杆机械腿机构发生结构变形，形成整圆的轮式结构、上开口的足式结构、下开口的爪式结构，实现三种运动的转化和运动，从而适应不同环境状况或者完成相应的步态运动。
[0006]所述合页齿轮传动系统包括三块合页、一根传动轴和一组传动齿轮；所述动力电机固定于所述机身箱体底部，三块合页依次固定在所述机身箱体和所述腿部箱体底部处，
并将传动轴与三块合页同轴心锁合，传动轴与动力电机之间使用一对齿轮进行传动减速。通过控制机身箱体底部处动力电机驱动经由齿轮传动的传动轴旋转，使与传动轴锁合的合页同步旋转，合页与腿部箱体一体绕着固定动力电机的机身箱体发生角度旋转，左右两边腿部箱体发生同方向间隔旋转，使左右腿部依次抬起和触地，双足机器人整体向左右一方向移动，从而实现双足机器人的左右移步运动。
[0007]通过协调控制6个动力电机，双足机器人可以实现轮、足、爪式的运动与转化以及左右的移步运动，进一步增强双足机器人运动灵活性和适应性。
[0008]本技术的优点是：结构简单、能耗低、功能性强，可以通过控制6个动力电机实现不同的运动步态和适应复杂的应用场景。
附图说明
[0009]图1为本技术具有多运动方式的双足机器人的整体结构示意图。
[0010]图2为本技术具有多运动方式的双足机器人机械腿轮式实施例的结构示意图。
[0011]图3为本技术具有多运动方式的双足机器人机械腿足式实施例的结构示意图。
[0012]图4为本技术具有多运动方式的双足机器人机械腿爪式实施例的结构示意图。
[0013]图5为本技术具有多运动方式的双足机器人整体左右移步运动实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例及其附图进一步叙述本技术：
[0015]本技术涉及的多运动方式双足机器人(参见附图1～5)，包括四曲杆机械腿机构1(包含两复合曲杆1
‑
1和1
‑
2、两圆弧曲杆1
‑
3和1
‑
4)、腿部箱体2、齿轮传动3、腿部动力电机4、机身箱体5、同轴传动系统6、合页套筒7、机身处动力电机8。
[0016]下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步说明本专利技术，不构成对本技术权利要求的限制。
[0017]实施例1：
[0018]本实施例涉及的双足机器人的运动方式为轮式旋转结构，如图2所示，控制腿部两个动力电机4驱动经同步带传动的四曲杆机械腿机构中的复合曲杆1
‑
1和复合曲杆1
‑
2分别发生旋转，使两复合曲杆直线端夹角为240
°
，四曲杆机械腿机构机构1发生相应的运动后，此时四曲杆机械腿机构形成一个整圆式轮，再控制动力电机4驱动四曲杆机械腿机构1发生整体旋转，从而实现双足机器人的轮式旋转运动。
[0019]实施例2：
[0020]本实施例涉及的双足机器人的运动方式为足式行走结构，如图3所示，控制腿部两个动力电机4驱动经同步带传动的四曲杆机械腿机构中的复合曲杆1
‑
1和复合曲杆1
‑
2分别发生旋转，使两复合曲杆直线端夹角为小于240
°
且120
°
圆弧曲杆1
‑
3或1
‑
4触地，四曲杆机械腿机构1发生相应的运动后，此时四曲杆机械腿机构1的四个曲杆构成一个上部有开口的
四曲杆结构，再控制动力电机4驱动四曲杆，再控制动力电机4驱动四曲杆杆机械腿机构1发生整体往复摆动，从而实现双足机器人的足式行走运动。
[0021]实施例3：
[0022]本实施例涉及的双足机器人的运动方式为爪式抓取结构，如图4所示，控制腿部两个动力电机4驱动经同步带传动的四曲杆机械腿机构中的复合曲杆1
‑
1和复合曲杆1
‑
2分别发生旋转，使两复合曲杆直线段夹角为235
°
且120
°
圆弧曲杆1
‑
3和1
‑
4位于上部，四曲杆机械腿机构1发生相应的运动后，此时四曲杆机械腿机构1的下部正好有一个开口，再控制动力电机4驱动四曲杆机械腿机构1发生夹持动作，从而实现双足机器人的爪式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多运动方式的双足机器人，其特征在于：包括四曲杆机械腿机构、同轴传动系统、腿部箱体、机身箱体、合页齿轮传动系统、6个动力电机；所述四曲杆机械腿机构包含两个120
°
圆弧曲杆和两个60
°
圆弧加直线的复合曲杆，其中两个120
°
圆弧曲杆半径相同，两个复合曲杆的半径和长度相等并且直线段为半径长度，复合曲杆与120
°
圆弧曲杆半径相同且长度比为(6+π)/4π，两个120
°
曲杆的一端相联接，另一端分别与曲杆中部过渡端口相联接，复合曲杆直线处端口分别与同轴传动的内外传动轴相联接，同时将它们固定在所述腿部箱体上，两个动力电机分别驱动同轴动力系统中的两个带轮，经过同步带减速将动力传递给内外传动轴。2.如权利要求1所述的具有多运动方式的双足机器人，其特征在于：所述合页齿轮传动系统包括三块合页、一根传动轴和一组传动齿轮；所述动力电机固定于所述机身箱体底部，三块合页依次固定在所述机身箱体和所述腿部箱体底部处，并将传动轴与三块合页同轴心锁合，传动轴与动力电机之间使用一对齿轮进行传动减速。3.如权利要求1所述的具有多运动方式的双足机器人，其特征在于：控制腿部箱体两个动力电机驱动由同步带传动的内外轴旋转，内外轴与两复合曲杆发生旋转，使两复合曲杆直线段夹角为240
°
，四曲杆机械腿机构发生相应运动后，此时四曲杆机械腿机构的四个曲杆正好形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，刘健，吴爽，肖轩，薛永江，袁经仑，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：新型
国别省市：