[实用新型]可分解重构的多足步行机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种可分解重构的多足步行机器人。

背景技术

传统移动机器人主要包括轮式、履带式、足式、混合式等运动形式。其中，轮式和履带式机器人结构简单，但其运动受环境因素所限，运动能力较弱。而多足步行机器人能够在不平的路面上稳定行走，可以取代轮式和履带式机器人完成一些非结构性的复杂环境中的运输作业，而且如果再设计适当的腿/臂融合结构，则借助相应的末端工具可以使机器人在危险或者险恶环境中代替人工作，完成一些轮式机器人不易完成的任务。因此，这类机器人有着非常广阔的应用前景。有鉴于此，自二十世纪六十年代以来世界上许多发达国家都已投入相当的人力和财力开展这类机器人技术的研究。随着计算机控制技术的进步，机器人技术更是快速发展。

目前，在工业机器人领域，已经有通过模块化机器人单元组合结构的研究在降低工业机械臂研制和使用成本的前提上提高工业机械臂的适应能力，然而针对步行机器人的类似研究成果还非常少见。国内外关于步行机人的研究主要集中在单一工作环境下的控制方法和运动结构与功能上，而针对如何降低步行机器人的研究成本以及提高步行机器人扩展性的研究成果非常有限，集中表现在绝大多数的机器人以实现适合于多种工作环境的高效而丰富的运动为目标，并通过采用复杂的运动结构和控制方法实现上述目标。这些运动结构和控制方法不仅非常复杂，而且通常这种结构一经确定就很能做出更改，当机器人的工作环境或者工作任务发生变化时，机器人的适应能力明显下降甚至无法工作。此外，日趋复杂的结构也会导致运行过程中的故障发生率显著增高，机器人的研制费用和使用成本也因此大大增加。因此，通过增加运动结构的功能和复杂度的方法，不能根本上满足步行机器人经常变化的环境和任务需要，也不能解决丰富机器人功能与降低研制和使用成本之间的矛盾。

发明内容

本实用新型的目的在于克服已有技术的不足之处，提供一种可分解重构的步行机器人，该步行机器人可以动态组合成具有多种运动结构和运动形式的步行机器人，以满足各种环境和任务的需要，同时简化机器人的结构和控制，降低研制和使用成本。

本实用新型提供的可分解重构的多足步行机器人，其特征在于：它包括第一足单元、第二足单元、第三足单元、第四足单元以及机身支架，其中机身支架上设置有第一至第四上支架梁和第一至第四下支架梁；

第一足单元的上、下机架的尾端与第二足单元的上、下机架的尾端相连，第三足单元的上、下机架的尾端和第四足单元的上、下机架的尾端相连；第一、第二上支架梁和第一、第二下支架梁依次安装在第一足单元和第三足单元的上机架和下机架上，第三、第四上支架梁和第三、第四下支架梁依次安装在第二足单元和第四足单元上机架和下机架上；

四个足单元的结构相同，均包括足末端、小腿关节、大腿关节、髋关节、上机架和下机架；其中，小腿关节、大腿关节和髋关节为串联组合的结构相同的关节；足末端包括足尖、足节杆和第三连接支架；其中，足尖的后端与足节杆的前端相连，足节杆后端与第三连接支架相连；足末端的第三连接支架与小腿关节的连接盘相连；小腿关节后部的连接支架与大腿关节的连接盘相连；大腿关节的壳体两侧分别与上机架、下机架相连，上机架、下机架分别与髋关节的连接盘两侧相连；

上述小腿关节、大腿关节和髋关节的结构相同，均包括电动机、齿轮减速器、直齿轮和转向减速器；电机支架位于壳体内，电动机和齿轮减速器位于电机支架的腔体中，齿轮减速器位于电动机的前端；齿轮减速器的前端输出轴与第一直齿轮相连；第二、第三直齿轮分别与第一直齿轮相啮合；转向减速器支架连接在电机支架的前端；第一、第二转向减速器分别位于转向减速器支架的两侧；第二、第三直齿轮分别与第一、第二转向减速器的末端相连；第一、第二连接支架分别安装在壳体尾部；第一、第二连接盘分别位于第一、第二转向减速器的外侧；光电编码器位于电动机的尾端，电位器位于连接盘上。

同单机运行的步行机器人相比，本实用新型在步行机器人的结构和运动功能上都具有更大的扩展空间，并可以方便替换失效单元，重新组合新的运动结构，对各种不同的运动环境具有更强的适应能力。同时，由于系统的组合单元采用统一的模块化标准结构，可以使组合步行机器人系统得使用和制造成本大大降低。以这种形式组成的步行机器人系统是移动机器人领域的的一个新研究方向，具有广泛的发展空间和应用前景。具体而言，本实用新型具有以下效果：