[发明专利]一种并联步行机器人的连接方法及其并联步行机器人

说明书

技术领域

本发明公开一种并联步行机器人的连接方法及其并联步行机器人，涉及现有双腿步行机器人结构的改进，属于并联机器人技术领域。

背景技术

用多环并联机构做成的步行机器人，例如，有日本早稻田大学1972年开始研制的所有并联机构的WL系列二足步行机器人，和日本高西淳夫发明的双足步行机器人的下半身模块(中国专利号为03826959.7)等。这一类步行机器人的结构如图1、图2所示：并联机构运动时，动平台有一个最高位置，有一个最低位置，介于最高位置和最低位置中间的某个位置称为中立位置。例如，对于6SPS sterwart平台，当P副伸长到一半位置时，就可以是一个中立位置。

这一类步行机器人由左、右两个并列的六自由度空间并联机构组成。单个的并联机构都是stewart平台。每个并联机构都由上平台1p、下平台3p和连接上下平台的六个支链2p组成。六个支链均为SPS型(两杆三副)。左侧并联机构与右侧并联机构大小相同、左右对称。都呈倒棱台形(上平台较大、下平台较小)，两个并联机构上平台高度相同，两个上平台固连在一起。左侧并联机构与右侧并联机构都是对称的并联机构(各个支链都相同)。

以左侧并联机构为例。左侧并联机构的上平台是六边形(六个髋关节安装座的连线是六边形)平台1p，下部是三角形(三组踝关节的连线形成的三角形)平台3p，上平台有六个髋关节安装座(俯视图上用椭圆形表示)，分布在上平台构架1.2p的六个角上。支链上端的S副(球副)是髋关节1.3p，分别安装在上平台的六个髋关节安装座1.1p上。支链上端的S副(球副)与P副之间由连杆1.6p连接，支链下端的S副(球副)与P副之间由连杆1.7p连接。下平台有三个踝关节复合球铰安装座，分布在一个三角形的三个角上，六个SPS型支链下端的S副(球副)1.5p，两两分组，分别安装在下平台的三个踝关节安装座1.8p(俯视图上用圆形表示)上。支链下端的S副(球副)是踝关节1.5p，使用复合球铰，两个球副(踝关节)共用一个复合球铰。三个踝关节安装座1.8p的下方是脚掌1.9p。P副1.4p是主动副，六个P副使一个并联机构获得六个自由度。

左侧并联机构与右侧并联机构左右分开，二者互不交叉，互不重叠。左侧并联机构与右侧并联机构的下平台(脚掌)左右分开，并保持适当距离。两个并联腿机构的脚掌多边形在水平面上的投影没有重合部分。

这一类步行机器人，从它的左右分开的结构可以看出，其共有的缺点是：

1、机器人的重心在两个腿之间，双腿站立时，重心落在两个脚掌之间。两个并联腿机构的脚趾多边形在水平面上的投影没有重合部分。一脚抬起，不作重心调整，就会摔倒，总体受力不好。步行时，一脚抬起，处于游脚相，重心要左右适当移动，移到立脚相腿的稳定三角形(多边形)内，才可以向前迈步。行走时，重心的轨迹是S形。2、脚掌下面基本上是平面，脚掌与地面是面接触，对不平路面适应性差。例如，落脚处的路面上有一个小石头，脚就无法站立。3、分析表明，这一类步行机器人，实现最基本的步行运动，单腿要有4个自由度，两个腿要有10个自由度，需要的自由度较多。4、脚掌虽然左右分开，并保持了适当距离，但左右方向移步仍然受到限制和相互干扰。为防止相互干扰，相应的控制较复杂。本发明可以达到如下目的：提供一种具有特定下平台结构的并联机构和两个并联机构可以互相交叉、互相包含的连接在一起的并联机器人的连接方法和并联机器人。提供一种向前行走时，重心不要左右调整，即可实现稳态步行的步行机器人。作为操作手，受力良好，可以完成各种复杂操作。提供一种脚掌较大，脚趾之间有足弓或很大空隙，对不平和松软路面适应性强的机器人。提供一种实现最基本的步行运动，需要的自由度较少的机器人。提供一种控制简单，两腿相互没有干涉的机器人。提供一种有较宽的姿态调节范围、上下陡坡或楼梯方便的机器人。

发明内容

本发明公开一种并联步行机器人的连接方法，解决了现有多环并联机构步行机器人行走时需要左右调整重心的缺欠。

本发明还提供了实现上述方法的机器人，向前行走时重心不需左右调整。

本发明的并联步行机器人的连接方法解决方案如下：

将A、B两个并联机构连接一体构成机器人的，每一个并联机构包括上平台、下平台以及联接上平台、下平台的三个或三个以上的支链，其特征在于两个并联机构的连接方法包括：

(1)、所述的并联机构应符合下列条件：