[发明专利]一种四足步行器

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种步行器。

背景技术

机器人的步行功能为扩大机器人的应用领域开辟了无限广阔的前景。四足步行机器人比两足步行机器人具有承载能力强、稳定性好等优势，比六足、八足步行机器人结构简单,控制方便，能以爬行、慢步、小跑等方式实现复杂路面的行走，对环境有较好的适应性，因而其应用更为广泛。目前，四足步行器的腿部结构大都采用串联式，具有工作空间大，运动灵活，控制容易等优点，但也存在一些不足之处：1、腿机构的摆动惯性力对机体姿态的动力学性能影响很大，成为系统不可忽略的动力学因素。2、由于腿机构是多关节串联机构，整体的四足机器人却是一个串并联混合机构,运动过程中各关节的关节角在不断的变化中，力或力矩的传递效率平均值较低。3、腿机构刚性小，自重负荷比小。

发明内容

本发明的目的在于提供运动速度快、承载能力强的四足步行器。本发明主要是采用并联结构的每条腿具有一维移动和二维转动三个自由度。

本发明所采用的技术方案是：在机架的四角上分别连接四条结构相同的机械腿，所述机架上设有通孔，以便于机械腿的连接与减轻自重；所述每条机械腿主要包括长方环型件、第一驱动支链、第二驱动支链，第三驱动支链及半球形弹性足趾。所述的第一驱动支链主要由第一电机、滚珠丝杠、螺母、套筒、条形板、滑块、导轨、套筒上下连接件等组成。所述套筒两端分别与套筒上下连接件固连，所述第一电机安装在套筒上连接件上，在上述套筒内，第一电机的转轴与滚珠丝杠的一端部固连，该电机可驱动滚珠丝杠转动，该滚珠丝杠的另一端设有螺母，该螺母安装在滑块上，该滑块通过其上的通孔可以在设在上述滚珠丝杠两侧的导轨上滑动，该导轨的两端分别与套筒上下连接件固连，一对条形板的一端分别固连在上述滑块两侧面上，通过第一电机驱动滚珠丝杠转动，带动螺母移动，可实现条形板沿导轨的移动。所述第二驱动支链与第一驱动支链结构相同，所述第二驱动支链的条形板末端通过第四转动副与上述第一驱动支链的条形板的下端相连，该第一驱动支链的条形板的末端与半球形弹性足趾固连。所述第一驱动支链与第二驱动支链的套筒上连接件分别通过第一转动副和第二转动副安装在长方环型件中，所述长方环型件通过第三转动副安装在机架上，所述的第一、二、四转动副转动轴线互相平行，所述的第一转动副转动轴线与第三转动副转动轴线互相垂直。所述第三驱动支链主要包括第二电机、曲柄和连杆，所述第二电机安装在机架上，所述曲柄的一端与第二电机的转轴相固连，该第二电机可驱动曲柄转动，上述曲柄的另一端通过球铰与连杆的一端相连，该连杆的另一端的通过球铰与上述第一驱动支链的套筒下连接件相连。通过第二电机驱动曲柄转动，带动连杆运动，可实现半球形弹性足趾的前后摆动；第一、二驱动支链的协同驱动，可实现半球形弹性足趾的左右摆动和上下运动，从而满足四足步行器所需的运动要求。该四足步行器的运动控制由专门的控制系统实现。

本发明与现有技术相比具有如下优点：行走速度快、承载能力强、运动惯量小。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图。

图2是图1中单腿的立体剖视结构示意图。

图3是图2中第一驱动支链的立体结构示意图。

图4是图2中第三运动支链的立体结构示意图。

具体实施方式

在图1、图2、图3和图4所示的一种四足步行器的示意图中，在机架5的四角上连接有的四条结构相同的机械腿1、2、3、4。所述机架上设有通孔，以便于机械腿的连接与减轻自重。所述机械腿主要包括长方环型件11、第一驱动支链8、第二驱动支链13，第三驱动支链14及半球形弹性足趾6；所述第一驱动支链的套筒18两端分别与套筒上下连接件23、20固连，第一电机15安装在套筒上连接件上，该第一电机的转轴与滚珠丝杠16的一端固连，该滚珠丝杠的另一端设有螺母17，该螺母安装在滑块21上，上述滚珠丝杠的两侧设有两条导轨22，该导轨的两端分别与上述套筒上下连接件固连，上述滑块通过其上的通孔可以在导轨上滑动，一对条形板19的一端分别固连在滑块两侧面上，其另一端与半球形弹性足趾固连，所述第二驱动支链的条形板的末端通过第四转动副7上述第一驱动支链条形板的下端相连，所述第二驱动支链的其它结构与第一驱动支链相同。所述第一驱动支链与第二驱动支链的套筒上连接件分别通过第一转动副9和第二转动副12安装在长方环型件中，该长方环型件通过第三转动副10安装在机架上。所述的第一、二、四转动副转动轴线互相平行，所述的第一转动副转动轴线与第三转动副转动轴线互相垂直。所述第三驱动支链的第二电机24安装在机架上，曲柄25的一端与第二电机的转轴固连，该曲柄的另一端通过球铰26与连杆27的一端相连，该连杆的另一端的通过球铰28与上述第一驱动支链的套筒下连接件相连。通过第二电机驱动曲柄转动，可实现半球形弹性足趾的前后摆动；第一、二驱动支链的协同驱动，可实现半球形弹性足趾的左右摆动和上下运动，从而满足四足步行器所需的运动要求。该四足步行器的运动控制由专门的控制系统实现。