[实用新型]一种八自由度盘式无刷电机驱动四足机器人

说明书

本实用新型属于机器人领域，涉及一种八自由度盘式无刷电机驱动四足机器人，机器人包括机身、激光雷达组件、构腿结构和电控系统。通过控制每条腿的一组驱动电机实现四足腿部理想的运动形态。本实用新型的优点为：采用盘式无刷对轴放置电机驱动方式，驱动质量占比大；腿部采用为连杆结构，在两个同轴的驱动源的控制下，传动性能好，足端有效区域大；左右腿部间呈“八”字型增加奔跑及跳跃运动过程中的稳定性；连杆结构腿部的驱动两电机之间利用联轴器闭合机构增加腿部刚性。本实用新型采用模块化拼装设计、拆装方便、结构紧凑，机身框架稳固轻便、设计合理，能够降低四足机器人研究的入门门槛，提高四足机器人的勘察与运动能力。

技术领域

本实用新型属于机器人领域，涉及一种八自由度盘式无刷电机驱动四足机器人。

背景技术

科学界对四足仿生机器人的研究不断加深；随着我国经济的飞速发展，机器人在军事、星球表面探测、核工业等方面有着非常广阔的应用前景。地球陆地表面除了人为修筑的平坦地面和天然的平原地带外，更多的是各种崎岖地形，包括山地、丘陵、峭壁等，传统的轮式与履带式车辆难以在这样复杂的地形中行走，而哺乳动物却能在其上行走自如，充分的展示了腿足移动方式的灵活性与强大的适应性。因此，研究能够完成哺乳动物基本运动动作的四足具有很重要理论意义广阔的应用前景。

目前，公认的四足机器人是由液压驱动或者大扭矩电机驱动的12自由度的四足机器人，由液压或者大扭矩电机驱动仿生腿的髋关节、臀关节和膝关节，得出有效空间里的足端轨迹，实现奔跑、跳跃等步态。专利CN110562346A公布的四足液压机器人，该机器人可以较好地实现四足步态，但是存在液压执行机构的效率偏低的问题，例如运动流体中的粘性损失、伺服阀内部泄漏和压力降，另外以液压作为动力增加了机器人的复杂度和制作门槛。专利CN110641571A公布的十二自由度仿生四足机器人，采用十二个电机作为驱动动力，一方面机器人整体重量偏重，电源的携带能力减弱，续航能力表现太差，另一方面由于自重比较大，电机在现有扭矩下难以做出大幅度动作，只能低速小幅运动。专利209972624U公布的四足弹跳机器人，整体尺寸偏小，采用舵机驱动，带载能力弱，运动不够灵活。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提出一种四足机器人，采用盘式无刷电机直驱驱动，具有八个自由度，机构合理、机身稳固轻便、驱动质量占比大，结构紧凑、易于实现。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种八自由度盘式无刷电机驱动四足机器人，所述八自由度盘式无刷电机驱动四足机器人包括框架主体、激光雷达组件、电控系统和腿部结构；

其中，4个腿部结构分别安装在框架主体上，左右两侧腿部结构之间呈“八”字型设置，且左右两侧腿部结构之间的夹角为α，α的取值范围为4°-20°；

所述激光雷达组件安装在所述框架主体的前端，所述电控系统安装在所述框架主体上，并与所述激光雷达组件和腿部结构控制连接。

进一步，所述框架主体包括：长板状横梁、短板状横梁、内侧长碳管、外侧短碳管和限位块；

其中，2块所述短板状横梁对称设置，2个所述短板状横梁之间设置至少2块长板状横梁，且所述短板状横梁和长板状横梁通过所述至少4根内侧长碳管连接，所述外侧短碳管设置在2个所述长板状横梁端部之间，每个所述内侧长碳管与短板状横梁和长板状横梁之间、外侧短碳管与长板状横梁均通过所述限位块固定；

所述长板状横梁、短板状横梁、内侧长碳管和外侧短碳管上设有部件安装孔。

进一步，所述激光雷达组件包括激光雷达、可调角度的雷达座、避震弹簧和雷达支架；

其中，所述雷达支架安装在所述短板状横梁上，所述可调角度的雷达座安装在所述雷达支架上，所述可调角度的雷达座与所述雷达支架之间设置有若干避震弹簧，所述激光雷达安装在所述可调角度的雷达座上，并与所述电控系统连接。