[发明专利]机器人用月牙轮腿及仿生机器人及其运动控制方法

说明书

本发明提出一种机器人用月牙轮腿以及仿生机器人，月牙轮腿包括轴连接器、内弧形腿、外弧形腿，所述内弧形腿的曲率大于外弧形腿的曲率，内弧形腿与外弧形腿的首尾连接，轴连接器设置于外弧形腿的顶部，以与外部驱动连接，所述仿生机器人，包括底板、四个月牙轮腿、四组驱动，四个月牙轮腿与四组驱动一一对应连接，四个月牙轮腿两两设置在底板的左右两侧，本发明的四个月牙轮腿分别由四个伺服电机驱动，并在轮轴上安装有绝对编码器测其角位移状态，可模仿四足动物的静步态行走方式、动步态行走方式和自由步态行走方式。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人用月牙轮腿及仿生机器人及其运动控制方法。

背景技术

仿生移动机器人多为四足、六足，其中，四足仿生机器人多模仿四足哺乳动物和爬行动物的步态，其腿均为多关节腿，每个关节的运动需要一个驱动，结构复杂、控制难度大；六足仿生机器人其模仿的是六足纲昆虫的行走步态，其腿有多关节腿、C形腿和偏心轮腿等，其中，C形腿和偏心轮腿结构简单，但C形腿负重能力差容易断裂，偏心轮腿虽负重能力强，但功能单一。

发明内容

有必要提出一种机器人用月牙轮腿。

还有必要提出一种仿生机器人。

还有必要一种仿生机器人的运动控制方法。

一种机器人用月牙轮腿，包括轴连接器、内弧形腿、外弧形腿，所述内弧形腿的曲率大于外弧形腿的曲率，内弧形腿与外弧形腿的首尾连接，轴连接器设置于外弧形腿的顶部，以与外部驱动连接。

进一步，外弧形腿的弧长大于外弧形腿的半圆。

进一步，内弧形腿的弧长不大于内弧形腿的半圆。

进一步，内弧形腿与外弧形腿的首端和尾端均设置紧固件，以将二者连接。

一种仿生机器人，包括底板、四个月牙轮腿、四组驱动，四个月牙轮腿与四组驱动一一对应连接，四个月牙轮腿两两设置在底板的左右两侧，四组驱动具有相同结构，一组驱动包括安装于底板上的齿轮箱、轴承、减速器、伺服电机、绝对编码器，伺服电机连接减速器，减速器连接齿轮箱，齿轮箱的输出轴通过轴承连接月牙轮腿的轴连接器，绝对编码器与齿轮箱的另一输出轴由齿轮组连接，绝对编码器和伺服电机均挂接在STM32微控制器的CAN总线上，月牙轮腿的角位移状态由绝对编码器测得，所述所述月牙轮腿为如所述的月牙轮腿。

进一步，所述伺服电机、STM32微控制器、绝对编码器均由电池供电。

一种仿生机器人的运动控制方法，在STM32微控制器的控制下，四个月牙轮腿实现正转和反转，正转时，月牙轮腿为轮，反转时，月牙轮腿为钩。

本发明的四个月牙轮腿分别由四个伺服电机驱动，并在轮轴上安装有绝对编码器测其角位移状态，可模仿四足动物的静步态行走方式、动步态行走方式和自由步态行走方式。

本发明是应用地面动力学的研究成果和仿生学原理，设计出的一种全新的月牙轮腿四足仿生机器人及其运动控制方法，它不仅可在沙漠、草原、公路、泥泞坑滩中行走，而且还能攀爬楼梯和乱石滩，可用于沙漠、草原、山脉等复杂地形的探险、营救和军事侦察工作，也可用于月球表面和火星表面的探测。

附图说明

图1为月牙轮腿的示意图。

图2为仿生机器人的示意图。

图3、4、5为仿生机器人的不同状态的示意图。

图6为其攀爬楼梯的示意图。

图中：月牙轮腿10、轴连接器11、内弧形腿12、外弧形腿13、紧固件14、底板20、齿轮箱31、轴承32、减速器33、伺服电机34、绝对编码器35。

具体实施方式