[发明专利]一种可缩放机器人躯干及仿生四足机器人

说明书

本发明公开了一种可缩放机器人躯干及仿生四足机器人，包括：躯干连杆和环形变胞机构；所述躯干连杆连接两个结构对称的环形变胞机构；所述环形变胞机构由若干个第一连杆通过第一连接件首尾活动连接构成，在每两个第一连杆的连接处连接第二连杆，且每个第一连杆只有一端与第二连杆连接，所述第二连杆之间通过第二连接件活动连接；在环形变胞机构处于中心对称位置的两个第二连杆之间连接伸缩杆。本发明采用结构对称的可折展的变胞机构，两个变胞机构通过躯干连杆连接构成机器人躯干，且每个变胞机构通过伸缩杆调整机器人躯干径向尺寸；将腿部机构与躯干伸缩运动耦合，通过躯干缩放变形，实现调节机器人的腿部间距、躯干离地高度等。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种可缩放机器人躯干及仿生四足机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

四足机器人与轮式、履带式等移动机器人相比在粗糙地形中具有更好的适应能力，与双足、六足等腿足机器人相比兼顾了运动的稳定性和结构/控制的复杂性，适用于复杂环境中的移动平台。四足机器人通常以狗、猫、猎豹等典型的四足动物为仿生对象，然而，绝大多数四足机器人只模仿了四足动物的四肢关节特征，而将结构复杂、运动灵活的躯干简化为纯刚性构件。

对四足动物来说，躯干的功能不仅在于承重，在运动中也同样具有十分重要的作用，包括提高运动的灵活性与稳定性以及不同地形上的适应性，改善高速运动时的能量效率，实现水陆两栖等多种模式运动，并减少地面冲击对身体器官的损伤。以猫为例，猫的躯干具有非常高的柔顺性与灵活性，能够产生弯曲、收缩、伸展等多种运动，尤其是面对非常狭小的缝隙或孔洞时，其躯干会沿径向收缩以使其顺利通过。然而，发明人认为，现有的四足机器人大多采用刚性躯干，少数柔性躯干只能产生弯曲/伸展运动，不能产生缩放变形，无法通过宽度超过身体的缝隙或孔洞。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可缩放机器人躯干及仿生四足机器人，本发明采用结构对称的可折展的变胞机构，两个变胞机构通过躯干连杆连接构成机器人躯干，且每个变胞机构通过伸缩杆调整机器人躯干径向尺寸；将腿部机构与躯干伸缩运动耦合，通过躯干缩放变形，实现调节机器人的腿部间距、躯干离地高度等功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种可缩放机器人躯干，包括：躯干连杆和环形变胞机构；所述躯干连杆连接两个结构对称的环形变胞机构；

所述环形变胞机构由若干个第一连杆通过第一连接件首尾活动连接构成，在每两个第一连杆的连接处连接第二连杆，且每个第一连杆只有一端与第二连杆连接，所述第二连杆之间通过第二连接件活动连接；在环形变胞机构处于中心对称位置的两个第二连杆之间连接伸缩杆。

第二方面，本发明提供一种仿生四足机器人，包括：第一方面所述的可缩放机器人躯干和腿部机构；所述腿部机构连接在第一连杆上。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明基于空间四杆机构的可变形特点，设计结构对称的可折展的变胞机构，将两个变胞机构利用连杆连接分别作为机器人的前躯干与后躯干，每个变胞机构通过伸缩杆实现躯干的缩放变形。

本发明通过将腿部机构与躯干伸缩运动耦合，提出一种躯干可缩放变形的仿生四足机器人，通过躯干缩放变形，调整机器人躯干径向尺寸，调节四足机器人的左右腿间距、前后腿间距、躯干离地高度等，使其能够更好地应对缝隙、沟壑、台阶等障碍物，提高四足机器人的越障能力和运动能力。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的变胞机构结构示意图；