[发明专利]一种可实现空中姿态调整的四足机器人

说明书

本发明设计了一种可实现空中姿态调整的四足机器人，可运用于机器人以及航天器的姿态调整过程中。本发明主要包括躯干、肢体两大部分，由铰链连接躯干与肢体并通过铰链控制其运动方式，在机器人的每条肢体的末端分别安装一枚转动惯量较大的飞轮，具有较大的转动惯量(与肢体相比不可被忽略)以及急停效果，飞轮轴的指向与肢体中心线指向相同，可通过机器人的肢体摆动，指向不同的转动方向进行机器人的整体姿态微调；也可四肢指向同一方向，使机器人围绕某一特定轴旋转。这样的设计减轻了机器人、航天器所需飞轮的质量；它不需要额外增加过多的空间，减小了机器人、航天器的体积；它也可使飞轮组全部投入工作，提高了飞轮的利用率。

技术领域

本发明设计了一种可实现空中姿态调整的四足机器人，可运用于机器人以及航天器的姿态调整过程中。

背景技术

近年来，仿生机器人应用范围不断扩大，对仿生机器人的研究也越来越多。对于目前的行走、跳跃、攀爬、滑翔机器人，运动主要是依靠与地面、墙面等外物的接触，通过摩擦力、自身动力实现预期的运动，而随着仿生机器人运动的复杂化，机器人的运动范围从二维平面向三维空间逐渐扩展，机器人在空中不借助外力调整自身运动状态，而是通过改变身体姿势，达到调整转动惯量的作用，并导致整体位姿的变化，这属于主动调节位姿的能力，是大部分仿生机器人所不具有的。

通过机构内部飞轮的旋转，例如卫星内部的飞轮旋转，可以实现机器人姿态的变换。中国专利(申请号02114585.7)提出的飞行器空中姿态调整系统，采用三对共六台大型飞轮使飞行器角度偏转；中国专利(申请号201310016198.8)提出的一种具有主动调姿能力的仿蝗虫机器人，利用尾部的摆动使机器人进行俯仰偏转；中国专利(申请号201410011975.4)提出的一种空中姿态可调单腿连续跳跃机器人，采用内部三轴陀螺的旋转实现空中姿态调整。上述专利采用各种方式实现了机器人或飞行器的空中姿态变换，但存在飞轮方向不可调节、飞轮质量较大、姿态调整速度不够快等缺陷。卫星内部飞轮质量较大，需要至少X、Y、Z方向上的三个飞轮组成飞轮组，占用体积较多，不利于卫星的作业与快速调姿，而飞轮组的指向无法移动，若需卫星绕某一轴快速旋转，则飞轮组无法全部投入工作；若依靠肢体的摆动使机构转动，则有肢体干涉的可能。对现有专利技术的检索尚未发现能完全克服上述问题的机器人。

发明内容

本发明设计了一种可实现空中姿态调整的四足机器人，能实现机器人通过翻身等动作实现绕任意轴的姿态调整。

本发明设计解决其技术问题所采用的技术方案是：在机器人的每条肢体的末端分别安装一枚转动惯量较大的飞轮，具有较大的转动惯量(与肢体相比不可被忽略)以及急停效果，在飞轮的安装中，飞轮轴的指向与肢体中心线指向相同，如附图3所示。可通过机器人的肢体摆动，指向不同的转动方向进行机器人的整体姿态微调；也可四肢指向同一方向，使机器人围绕某一特定轴旋转。

本发明设计的有益效果是，可以使机器人在空中进行转向，利用肢体不同方向的指向，

使机器人围绕不同指向的轴旋转，既可以围绕某一轴快速旋转，也可以使机器人进行姿态微调。这样的设计使机器人、航天器的姿态调整更灵活多变、易于控制，减轻了所需飞轮的质量。在四足机器人的四肢上增加飞轮，不需要额外增加过多的空间；对于卫星，可在其工作用的机械臂上增加飞轮，则省去卫星内部较大飞轮的安装空间，减小了卫星的体积，也可使飞轮组全部投入工作，提高了飞轮的利用率。

附图说明

图1是本发明一种新型的空中姿态变换的四足机器人的整体外形图。

图2是本发明一种新型的空中姿态变换的四足机器人的肢体内部图。

图3是本发明一种新型的空中姿态变换的四足机器人的肢体内部飞轮的安装方式。

图4是本发明一种新型的空中姿态变换的四足机器人的绕Y轴旋转时的肢体初始指向

图5是本发明一种新型的空中姿态变换的四足机器人的绕Z轴旋转时的肢体初始指向。