專利名稱：一種兩足步行移動機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種三自由度兩足步行移動機構，可實現姿態調整和野外探測功能。
背景技術：
現有的移動機構包括輪式、腿式、履帶式等，這些機構目前均較為成熟，并在實際生活中得到了廣泛應用，而這些機構的特點也被人們所熟知。比如輪式機器人雖保證了移動的順暢性，但越障性能相對較差，履帶式機器人既保證了移動的順暢性，又兼顧了越障能力，但其結構空間較大，而目前倍受追捧腿式機器人，其結構簡單且結構空間小，但相對于其他機構其控制難度有所增加。兩足步行移動機構的自動化程度較高，運動靈活，有一定的越障能力，機構空間較小，并且有良好的力學性能。目前步行機構總體上仍以串聯機構為主，但正如中國專利申請CN101830252A中所述，兩足步行串聯機構也有如承載能力低、自身重量大、能耗高等缺陷。然而，傳統的兩足步行并聯機器人，雖能夠較好的回避兩足步行串聯機構的缺陷，但機構難以避免并聯結構的問題，如機構整體靈活度不高，控制較為復雜等。因此，在特殊工作環境，如完成環境探測，目標搜索等任務時仍存在問題。

發明內容
本發明提供一種多環閉鏈并聯的兩足步行機構，解決了簡單四桿移動機構無法實現的變線運動功能，同時避免了為使離地平臺繞自身轉軸旋轉而兩平臺均需要裝載電機的情況。本發明的技術方案一種兩足步行移動機構，其特征在于，該機構包括一個靜平臺，一個動平臺，兩個連桿，兩個推桿，兩個電機，八個萬向節。靜平臺與動平臺平行布置，兩個連桿與兩個推桿分別相互平行。一個電機平行設置于所述動平臺內，另一個電機垂直設置于任一連桿或推桿端部的軸套銷軸上。所述動平臺、靜平臺通過萬向節與連桿、推桿連接，其中連桿推桿位置相互平行。通過上述步驟完成兩足步行移動機構的組裝，該機構共有三個自由度，可實現兩個移動平臺上下交替前行，橫向移動及離地移動平臺繞自身轉軸自轉的功能。本發明具有以下優點本發明通過合理的布置連桿，可使兩個平臺上下交替前行。通過巧妙的布置推桿，使離地平臺繞自身轉軸旋轉。并且，在電機(61)的驅動下，該機構可實現變線運動功能。由此可見，該機構能實現三自由度運動和探測姿態調整功能，具有結構空間較小，運行平穩、靈活，控制簡單，越障能力強，穩定性、剛性、承載能力強，對外在工作環境要求低等優勢。


圖1為本發明部件示意圖；圖2為本發明的結構示意圖；圖3為本發明靜移動平臺的結構示意圖；圖4為本發明動移動平臺的結構示意圖；圖5為本發明設有電機的連桿的結構示意圖；圖6為本發明上下交替前行運動示意圖；圖7為本發明離地平臺繞自身轉動示意具體實施方案結合附圖對本發明作進一步說明。一種兩足步行移動機構，如圖1包括一個靜平臺(C)，一個動平臺(F)，兩個連桿
(8)、(0)，兩個推桿(六)、化)，兩個電機(34、61)，八個萬向節(6、11、1、J、K、L、M、N)。靜平臺(C)與動平臺(F)平行布置，連桿(B、D)與推桿(A、E)相互平行。所述動平臺內設有與其平行的電機(34)，電機(61)垂直設置于任一連桿或推桿端部的軸套銷軸上。所述動平臺、靜平臺通過萬向節與連桿、推桿連接，其中連桿推桿位置相互平行。靜平臺(C)兩側對稱布置，如圖2，由底板(19)、兩個側板(9、21)、兩個短板(8、18)組成半封閉空間，側板兩端設有支撐足(7、10、17、20)，使該平臺與地面保持一定距離。封閉空間左側連接塊(6)通過螺釘固定于左側側板上，同時與底板用螺釘固定，轉軸(4)右端穿過連接塊與側板用螺釘固定，轉軸另一端與連接塊(2)通過螺釘固定，連接塊(2)另一端與轉軸(I)通過螺釘固定。銷軸軸套(54)布置于轉軸(4)上，在垂直于轉軸的方向設置銷軸，銷軸與連桿端部形成萬向節，通過軸套(3、5)進行軸向固定。軸套銷軸(53)設置于轉軸(I)上，在垂直于轉軸的方向設置銷軸，銷軸與推桿端部形成萬向節，通過軸套及卡簧進行軸向固定。動平臺(F)兩側主體結構對稱布置，如圖3，由一個底板(49)，兩個側板(28、45)，兩個短板(35、47)組成半封閉空間。側板兩端設有支撐足(29、36、44、50)，使該平臺與地面保持一定距離。電機座(33、48)通過螺釘固定于底板(49)上。電機(34)與動平臺平行布置，且與電機座通過螺釘固定。主軸與齒輪(51)通過鍵連接實現周向固定。封閉空間左側連接塊(52)通過螺釘固定于左側側板上，同時與底板用螺釘固定，支架(30)通過螺釘固定在連接塊(52)上側，且支架通孔平行于動平臺。支架對長軸(31)起支撐作用，同時進行軸向固定。齒輪(32)與主軸采用鍵連接，且與齒輪(51)嚙合形成齒輪副，將動力傳遞給長軸。主軸左側與齒輪(27)采用鍵連接。轉軸(24)右端穿過連接塊(52)與側板用螺釘固定，轉軸另一端與連接塊(23 )通過螺釘固定，連接塊(23 )另一端與轉軸(22 )通過螺釘固定。軸套銷軸(60)布置于轉軸(22)上，在垂直于轉軸的方向設置銷軸，銷軸與推桿端部形成萬向節，通過軸套及卡簧進行軸向固定。軸套銷軸(25 )布置于轉軸(24 )上，在垂直于轉軸的方向設置銷軸，銷軸與連桿端部形成萬向節，通過軸套進行軸向固定。齒輪(26)套在軸套銷軸(25)上，通過方孔進行周向固定，將長軸動力傳遞給軸套銷軸(25)。以上所述萬向節，由軸套銷軸，連桿或推桿組成。軸套套在轉軸外形成轉動副，在垂直于轉軸的方向設置銷軸，銷軸與連桿或推桿兩端的孔形成轉動副，組裝起來具備萬向節功能。
電機(61)垂直設置于任一連桿或推桿的端部，如圖4,電機(61)與電機座(62)通過螺釘固定，電機座與連桿或推桿通過螺釘固定，輸出軸與銷軸軸套的銷軸用頂絲連接。連桿(B)由零件(63、64)通過螺釘連接固定。靜平臺(C)兩側對稱布置，其中轉軸(1、4、13、16)，連接塊(2、6、11、15)，支撐足(7、10、17、20)，側板(9、21)，前板(8)，后板(18)，底板(19)組成機架，軸套(4、6、12、14)用于與其他零件連接時進行軸向固定；動平臺(F)兩側對稱布置，其中轉軸(22、24、40、42)，連接塊(23、52、46、41)，側板(28、45)，前板(35)，后板(47)，底板(49)，支撐足(29、36、50、44)組成機架；該機構從左側看，推桿(A)，連桿(B)，連接塊(2)，連接塊(23)，通過萬向節(G、H、N、M)構成四邊形機構，其中連接塊(2)屬于靜平臺機架，連接塊(23)屬于動平臺機架。當推桿長度與連桿長度相等時構成平行四邊形機構，兩平臺相互平行。通過推桿(A、E)同時伸長或縮短可以調整離地平臺的姿態，達到探測的目的。動平臺(F)間的動力傳輸，由于轉軸(24)與動平臺要形成固定關系，轉軸(24)上的軸套銷軸(25)要將動力傳遞給連桿，但是因為動平臺是半封閉空間，所以不能將動力水平傳出。因此電機(34 )將動力傳給齒輪(51)，齒輪(51)與齒輪(32 )嚙合，將動力轉至轉軸，轉軸(31)與齒輪(27、38)用鍵連接，將扭矩傳遞給齒輪(26、43 )。 通過上述步驟完成兩足步行移動機構的組裝。該兩足步行移動機構在電機(34)的驅動下實現，如圖5，該機構實現上下交替前行、后退，電機(61)驅動該機構實現變線運動功能。該兩組步行移動機構在推桿同時伸長或縮短時，如圖6，可使離地平臺實現繞自身轉軸自轉。
權利要求
1.一種兩足步行移動機構，其特征在于，該機構包括一個靜平臺(C)、一個動平臺 (F)、兩個連桿(B、D)、兩個推桿(A、E)、兩個電機(34、61)、八個萬向節(G、H、1、J、K、L、M、 N)；靜平臺(C)與動平臺(F)平行布置，連桿(B、D)與推桿(A、E)相互平行，所述動平臺內設有與其平行的電機(34)，電機(61)垂直設置于任一連桿或推桿端部的軸套銷軸上。所述動平臺、靜平臺通過萬向節與連桿、推桿連接，其中連桿推桿位置相互平行；靜平臺(C)兩側對稱布置，其中轉軸(1、4、13、16)、連接塊(2、6、11、15)、支撐足(7、10、 17、20)、側板(9、21)、前板(8)、后板(18)、底板(19)組成機架，軸套(4、6、12、14)用于與其他零件連接時進行軸向固定；動平臺(F)兩側對稱布置，其中轉軸(22、24、40、42)、連接塊(23、52、46、41)、側板(28、 45)、前板(35)、后板(46)、底板(49)、支撐足(29、36、50、44)組成機架；由于轉軸(24)與動平臺要形成固定關系，轉軸(24)上的軸套銷軸(25)要將動力傳遞給連桿，但是因為動平臺是半封閉空間，因此不能將動力水平傳出，所以依次通過齒輪(51、 32、27、26 )將電機動力傳遞給軸套銷軸(25 )，并通過軸套銷軸(25 )將動力傳遞給連桿。
2.根據權利要求1所述，該機構從左側看，推桿(A)，連桿(B)，連接塊(2)，連接塊 (23)，通過萬向節(G、H、N、M)構成四邊形機構，其中連接塊(2)屬于靜平臺機架的一部分， 連接塊(23)屬于動平臺機架的一部分。當推桿長度與連桿長度相等時構成平行四邊形機構，兩平臺相互平行，通過推桿(A)、(E)同時伸長或縮短調整離地平臺的姿態，達到探測的目的。
3.根據權利要求1所述，該機構包括八個萬向節(G、H、1、J、K、L、M、N)，所述萬向節由銷軸軸套、連桿或推桿、轉軸組成。其中銷軸軸套在垂直轉軸處設置銷軸，且與轉軸形成轉動副，銷軸與連桿或推桿亦形成轉動副，兩轉動副軸線相互垂直，構成萬向節。
全文摘要
一種兩足步行移動機構包括一個靜平臺(C)、一個動平臺(F)、兩個連桿(B、D)、兩個推桿(A、E)、八個萬向節(G、H、I、J、K、L、M、N)。所述動平臺、靜平臺通過萬向節與連桿、推桿連接，其中連桿與推桿位置相互平行。在電機(34)的帶動下，該機構可實現兩個移動平臺上下交替前行；在電機(61)的帶動下，該機構可實現橫向移動；當兩推桿同時伸長或縮短時，可使離地移動平臺實現繞自身轉軸自轉。該機構能實現三自由度運動和探測姿態調整功能，既解決了簡單四桿移動機構無法實現的變線運動功能，同時還避免了兩個移動平臺內均裝載電機的情況，從而達到節省空間的效果。
文檔編號B62D57/032GK103010329SQ20121049342
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者姚燕安, 苗志懷, 荀致遠 申請人:北京交通大學