面向多足爬行机器人的可调式行进机构制造技术

本发明专利技术公开了面向多足爬行机器人的可调式行进机构，包括腿部机构和驱动机构，腿部机构包括机架

【技术实现步骤摘要】
面向多足爬行机器人的可调式行进机构


[0001]本专利技术属于机械设计
，具体涉及面向多足爬行机器人的可调式行进机构
。

技术介绍

[0002]随着空间科学技术发展，世界许多国家正在积极开展月球
、
火星等探测活动
。
面对恶劣
、
复杂的星表环境，使用多足机器人开展星表探测逐渐成为较为合理的解决方案
。
对于多足式机器人而言，行进机构是其重要的组成部分，决定了机器人的执行任务能力，直接影响着机器人的灵活性和稳定性
。
根据运动形式，多足式机器人可大致分为足式爬行机器人和足式步行机器人
。
与足式步行机器人相比，足式爬行机器人在复杂地形上表现出更强的实用性能，并具备较好的稳定性
。
由于爬行机器人大豆采用多足结构，机器人整体结构重心可以设计很低，且具有较强的地面支撑裕度
。
因此，特别适用于未知环境较为恶劣
、
人员无法直接到达或对人员存在潜在损害的环境
。
[0003]目前，国内外有许多研究结构或院所从事多足爬行机器人研究，包括整体机构设计
、
驱动系统设计
、
控制系统设计
、
任务规划等
。
例如，
2010
年，宾夕法尼亚大学开发了六足爬行机器人
X
‑
Rhex
，使用了半圆形机构，通过腿部旋转运动实现机器人移动
。2016
年，东京工业大学开发了
TITAN
‑
XIII
机器人，它采用了一种全新的传动方式，试图实现较为快速的步态行走
。2019
年，北京航空航天大学的微型足式机器人采用了电磁驱动技术，以降低机器人整体尺寸，满足运动需求
。
总体而言，虽然多足机器人得到了较为广泛的关注，但是大都是针对具体应用场景的，例如工业装配
、
社会服务等
。
相对而言，针对未来星表探测机器人研究报道不是很多
。
尤其，月球表面复杂性给多足机器人机构设计带来了很大的挑战
。
因此，多足机器人行进机构研究具有较为突出的工程应用价值，不但可用于航空航天
、
无人系统等国防领域，也可用于智能制造
、
物流运输等民生领域
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种可以实现复杂环境下月表探测机器人的自由行进，抗倾覆能力高，保证足够的地面接触面积，行进稳定性高的面向多足爬行机器人的可调式行进机构
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：面向多足爬行机器人的可调式行进机构，其特征在于：包括腿部机构和驱动机构，腿部机构包括机架
、
上摇杆
、
中摇杆
、
下摇杆
、
支撑摇杆
、
足部机构和长度调节杆，机架的上部与上摇杆的端部转动连接，机架的下部与下摇杆的端部转动连接，上摇杆的另一端与支撑摇杆的端部转动连接，下摇杆的另一端与中摇杆的中部转动连接，中摇杆的端部与支撑摇杆的中部转动连接，支撑摇杆的端部与长度调节杆的端部相连，长度调节杆的另一端与足部机构转动连接；驱动机构包括步进电机
、
驱动曲柄
、
从动曲柄和电机连接杆，步进电机的转轴端与驱动曲柄的端部相连，驱动曲柄的另一端与电机连接杆的端部转动连接，电机连接杆的另一端穿设有连接轴，连接轴依次穿过
电机连接杆
、
中摇杆和从动曲柄的端部，从动曲柄的另一端与机架转动连接；步进电机工作时通过驱动曲柄带动电机连接杆运动，电机连接杆运动时，在从动曲柄的作用下带动中摇杆运动，进而通过支撑摇杆和长度调节杆带动足部机构运动
。
[0006]优选地，所述机架包括机架主体，机架主体向外凸出形成机架主体第一凸起，机架主体第二凸起和机架主体第三凸起，机架主体
、
机架主体第一凸起
、
机架主体第二凸起和机架主体第三凸起构成“E”字型结构，机架主体第一凸起的端部和机架主体第三凸起的端部均为圆柱体结构，机架主体第二凸起为圆柱体结构，机架主体第一凸起与上摇杆的另一端部转动连接，机架主体第二凸起与从动曲柄的另一端部转动连接，机架主体第三凸起与下摇杆的另一端部转动连接
。
[0007]优选地，所述机架主体的底部设有机架主体孔，机架主体孔的数量为二且平行的分布在机架主体上
。
[0008]优选地，所述中摇杆的端部位于从动曲柄的端部和电机连接杆的端部之间
。
[0009]优选地，所述支撑摇杆上设有支撑摇杆定位孔和支撑摇杆定位槽，支撑摇杆定位槽由支撑摇杆的端部内凹形成，支撑摇杆定位孔位于支撑摇杆的侧面并连通支撑摇杆定位槽，支撑摇杆定位孔的数量为三且线性分布在支撑摇杆上，支撑摇杆定位孔贯穿支撑摇杆，支撑摇杆定位孔内穿设有定位螺栓
。
[0010]优选地，所述长度调节杆的顶部设有长度调节杆孔，定位螺栓依次穿过支撑摇杆定位孔和长度调节杆孔，将长度调节杆与支撑摇杆相连，长度调节杆的底部为折弯结构，长度调节杆的折弯弧度为二次曲线外形，长度调节杆底部的二次曲线外形分别包括外二次曲线外形和内二次曲线外形
。
[0011]优选地，所述足部机构包括对称布置的左摇块
、
右摇块和连接轴，连接轴依次穿过左摇块
、
长度调节杆和右摇块，左摇块和右摇块结构相同，左摇块包括固连为一体的左摇块主体和左摇块连接板，左摇块主体和左摇块连接板互相垂直，左摇块主体的底部为锯齿形边缘结构
。
[0012]优选地，所述左摇块连接板为柱体结构，左摇块连接板的截面为三角形，左摇块连接板与左摇块主体之间设有左摇块连接块，左摇块连接块的截面为三角形，左摇块连接块分别与左摇块主体和左摇块连接板固连
。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]1、
本专利技术所提供的面向多足爬行机器人的可调式行进机构，主要用于实现多足爬行机器人的行进运动，可提高复杂地形下运动的稳定性和可靠性，可用于星表复杂环境的无人探测
、
危险环境的无人探测活动等
。
[0015]2、
本专利技术可以实现复杂环境下月表探测机器人的自由行进，为月表探测活动提供基础的机构支撑
。
[0016]3、
本专利技术从整体结构而言，采用了闭式多连杆机构，其中，腿部运动采用了曲柄摇杆机构，电机驱动部分采用了平行四边形双曲柄机构
。
[0017]4、
本专利技术的腿部机构采用了长度可调式的设计方案，可根据地形环境调节触地宽度和离地高度，外展式调节机构能有效提高抗倾覆能力
。
[0018]5、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
面向多足爬行机器人的可调式行进机构，其特征在于：包括腿部机构
(1)
和驱动机构
(2)
，腿部机构
(1)
包括机架
(11)、
上摇杆
(12)、
中摇杆
(13)、
下摇杆
(14)、
支撑摇杆
(15)、
足部机构
(16)
和长度调节杆
(17)
，机架
(11)
的上部与上摇杆
(12)
的端部转动连接，机架
(11)
的下部与下摇杆
(14)
的端部转动连接，上摇杆
(12)
的另一端与支撑摇杆
(15)
的端部转动连接，下摇杆
(14)
的另一端与中摇杆
(13)
的中部转动连接，中摇杆
(13)
的端部与支撑摇杆
(15)
的中部转动连接，支撑摇杆
(15)
的端部与长度调节杆
(17)
的端部相连，长度调节杆
(17)
的另一端与足部机构
(16)
转动连接；驱动机构
(2)
包括步进电机
(21)、
驱动曲柄
(22)、
从动曲柄
(23)
和电机连接杆
(24)
，步进电机
(21)
的转轴端与驱动曲柄
(22)
的端部相连，驱动曲柄
(22)
的另一端与电机连接杆
(24)
的端部转动连接，电机连接杆
(24)
的另一端穿设有连接轴，连接轴依次穿过电机连接杆
(24)、
中摇杆
(13)
和从动曲柄
(23)
的端部，从动曲柄
(23)
的另一端与机架
(11)
转动连接；步进电机
(21)
工作时通过驱动曲柄
(22)
带动电机连接杆
(24)
运动，电机连接杆
(24)
运动时，在从动曲柄
(23)
的作用下带动中摇杆
(13)
运动，进而通过支撑摇杆
(15)
和长度调节杆
(17)
带动足部机构
(16)
运动
。2.
根据权利要求1所述的面向多足爬行机器人的可调式行进机构，其特征在于：所述机架
(11)
包括机架主体
(110)
，机架主体
(110)
向外凸出形成机架主体第一凸起
(111)
，机架主体第二凸起
(112)
和机架主体第三凸起
(113)
，机架主体
(110)、
机架主体第一凸起
(111)、
机架主体第二凸起
(112)
和机架主体第三凸起
(113)
构成“E”字型结构，机架主体第一凸起
(111)
的端部和机架主体第三凸起
(113)
的端部均为圆柱体结构，机架主体第二凸起
(112)
为圆柱体结构，机架主体第一凸起
(111)
与上摇杆
(12)
的另一端部转动连接，机架主体第二凸起
(112)
与从动曲柄
(23)
的另一端部转动连接，机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振伟，张宸宇，夏国迪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：