[实用新型]具有质心调整装置的液压驱动四足机器人移动机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种四足机器人移动机构，尤其是一种具有质心调整装置的液压驱动四足机器人移动机构。

背景技术

目前，地面移动机器人常用的移动方式主要是轮式、履带式、蠕动式、爬行式和步行式。轮式移动机构具有摩擦阻力小、速度快等优点，但只适应于相对平坦的地面环境，越障能力差。履带式移动机构对地形环境的适应能力强，可翻越障碍、攀爬楼梯、跨越壕沟等，但传动效率低。蠕动、爬行和步行式均是模仿动物的仿生运动方式，对地形环境的适应能力极强，可以在绝大部分地面环境上行走，且以步行方式运动速度最快。步行四足机器人在复杂地形环境下的军事物质运输、反恐装备底盘、野外勘探和探险、星球探测以及农业生产等方面具有广阔的应用前景。

美国在1968年由通用电气公司的Mosher研制出了世界上第一台现代意义上的、具有控制功能的四足步行机器人。1977年，美国俄亥俄州立大学的RobertMcGhee研制了世界上第一台数字计算机控制的步行仿生机器人。从20世纪80年代起，美国、日本、加拿大、瑞士、德国等国家的研究机构均开始研究仿哺乳类动物的步行四足移动机器人，另有很多机构研究仿爬行类动物多足移动机器人。

中国专利文献ZL200820157956.2公开了“一种四足步行机器人的行走机构”，该机器人在机架的前、后、左、右分别对称设置一套两足驱动组件和行走腿，每条腿具有一个在水平面内摆动的自由度和一个在竖直面摆动的自由度。该四足机器人移动机构只能实现静态步行，运动速度慢；每条腿只有两个自由度，运动空间小，越障能力差。

中国专利文献CN101602382A公开了“一种单驱动四足步行机器人”，该机器人前、后安装有两根平行配置的转轴，由一个电机通过传动元件驱动，每根转轴的左右两端分别固定连接曲柄。机器人安装有四条单腿，每条腿由一个曲柄摆杆机构与交叉平行四边形串联铰接而成，由每根轴端的连接曲柄驱动。该机器人由一个电机驱动即可实现行走，但四条腿之间全部由连杆机械连接，腿之间的运动规律固定，只能在平地面上步行，不具有越障能力，并且只能直行，不能转向。

中国专利文献ZL03153505.4公开了“一种可调整的四足仿生机器人运动结构”，主要包括顶部基准平板、四条腿、四只足、驱动装置和传感装置。顶部基准平板上对称开有四个分别可供四条腿前后移动的调整槽，四条腿与顶部基准板之间采用吊装式结构；大腿和小腿分别由各自的驱动装置带动沿各自关节轴摆动。该机器人可实现自由行走、对角行走、侧步、奔跑等典型步态，能够转弯，具有爬坡、越障能力。该机器人每条腿有两个关节，腿长动态变化范围小，适应复杂地形环境和越障能力有限；采用电机驱动，其动态响应能力和负重能力差。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种构造简单、具有越障能力、能够转向、负重能力强、易于维护、动态响应能力强的具有质心调整装置的液压驱动四足机器人移动机构。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种具有质心调整装置的液压驱动四足机器人移动机构，其包括躯干、移动架、质心调整装置和四条机器人腿，所述躯干下部设有四条机器人腿，躯干上部通过质心调整装置与移动架连接。

所述每条机器人腿均由三段依次连接的腿节和小腿组成，小腿设置于三段腿节的下部，三段腿节之间以及腿节与小腿之间均通过轴线沿躯干横向的转动副和伺服油缸连接，最上部的腿节通过轴线沿躯干纵向的转动副与躯干连接，前述四个转动副为每条腿的四个主动关节；所述小腿下部设有一个被动的伸缩关节。

所述小腿包括小腿外筒，小腿外筒内部上端装有一高压气囊，下端装有两个直线轴承，直线轴承内孔安装有小腿伸缩杆，小腿伸缩杆的下端安装有橡胶套，橡胶套内设有六维力传感器。

所述伺服油缸包括液压油缸、伺服阀、位移传感器和力传感器，力传感器安装在液压油缸的缸杆上，位移传感器安装液压油缸的一侧。

所述质心调整装置包括双向螺母支架，双向螺母支架下部设有与躯干连接的横向移动装置，上部设有与移动架连接的纵向移动装置。

所述横向移动装置包括与双向螺母支架下部通过螺旋副连接的横向丝杠，横向丝杠一端设有连接板Ⅰ，另一端通过齿轮机构Ⅰ与直流电机Ⅰ连接，齿轮机构Ⅰ的外部设有连接板Ⅱ。

所述纵向移动装置包括平行设置的纵向丝杠和光轴，纵向丝杠和光轴分别通过双向螺母支架上部两侧的螺旋副和直线轴承设置于其上；纵向丝杠的一端设有连接板Ⅲ，另一端通过齿轮机构Ⅱ与直流电机Ⅱ连接，齿轮机构Ⅱ的外部设有连接板Ⅳ；光轴的两端分别设有连接板Ⅲ。

所述的躯干为一长方形框架。