專利名稱：兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于仿生兩足機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及ー種基于電磁鐵驅(qū)動(dòng)的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著電子和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)器人作為ー個(gè)高度集成、代表現(xiàn)代科技的機(jī)電產(chǎn)品，受到廣泛的研究和開發(fā)。仿生機(jī)器人作為其中最具挑戰(zhàn)的方向之一，其發(fā)展除了依賴電子軟件方面外，更離不開硬件的完美支持。仿生機(jī)器人的功能及動(dòng)作越復(fù)雜，其所需要的機(jī)械結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜、越巧妙。目前用于實(shí)現(xiàn)兩足機(jī)器人行走的機(jī)構(gòu)主要有以下幾類一、多自由度機(jī)構(gòu)，申請(qǐng)?zhí)枮椤?00810036592. 7”的中國(guó)發(fā)明專利，公開了ー種雙足機(jī)器人歩行機(jī)構(gòu)，包括臀部、大腿、小腿和足部，共12個(gè)自由度；ニ、極少自由度機(jī)構(gòu)，申請(qǐng)?zhí)枮椤?00920105112. 8”和申請(qǐng)?zhí)枮椤?01010588398. 7”的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種三桿兩足步行機(jī)構(gòu)，只有ー個(gè)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)カ機(jī)，結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單；三、靠四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮椤?00920109485. 2”的中國(guó)發(fā)明專利，公開了ー種使用曲柄搖桿的歩行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，它們都是用電機(jī)作為動(dòng)力，對(duì)于步行中步幅考慮很少。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述存在的不足，提供一種控制和可操縱性方面更加容易，可輕易實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的動(dòng)作，適用性更廣的用于機(jī)器人的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，安裝在機(jī)器內(nèi)體內(nèi)機(jī)架上，其特征在于包括有擺桿機(jī)構(gòu)，倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)和行進(jìn)機(jī)構(gòu)，其中，所述的擺桿機(jī)構(gòu)一端固定在機(jī)架頂部，另一端為活動(dòng)端，活動(dòng)端安裝有重心塊，所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)為一対，對(duì)稱設(shè)置在重心塊兩邊，倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)為開式活動(dòng)鉸鏈，其上面安裝有推桿機(jī)構(gòu)，分別從兩側(cè)連接重心塊，拉動(dòng)重心塊左右擺動(dòng)，所述的行進(jìn)機(jī)構(gòu)鉸接在倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)的底端，并在其行進(jìn)機(jī)構(gòu)上安裝有驅(qū)動(dòng)行進(jìn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。在上述方案中，所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)包括有橫桿和兩根斜桿，推桿機(jī)構(gòu)安裝在橫桿上，其一端與機(jī)架固定連接，另一端與重心塊鉸接。在上述方案中，所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)的底端為自由活動(dòng)端，推桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)重心塊的同時(shí)帶動(dòng)倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)變形從而帶動(dòng)倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)的底端的升降。在上述方案中，所述的推桿機(jī)構(gòu)為活塞型結(jié)構(gòu)，包裹有圓柱形的外筒，外筒內(nèi)安裝有金屬活塞和電磁鐵，金屬活塞一端連接有彈簧壓在外筒底部，另一端通過連接桿連接重心塊。在上述方案中，所述的電磁鐵為環(huán)形圓筒狀，包括有線圈和鐵芯，并在鐵芯中間設(shè)有安裝彈簧的孔。在上述方案中，所述的外筒的一個(gè)端面為封閉式結(jié)構(gòu)，另ー個(gè)端面設(shè)有孔，供連接桿伸出。在上述方案中，所述的行進(jìn)機(jī)構(gòu)為三段結(jié)構(gòu)，構(gòu)成人體足部和腿部形狀，包括有大腿桿，小腿桿和腳掌部。在上述方案中，所述的電機(jī)分別安裝在行進(jìn)機(jī)構(gòu)上的各個(gè)關(guān)節(jié)處，并連接有控制系統(tǒng)，各個(gè)電機(jī)均可在控制系統(tǒng)的控制下獨(dú)立運(yùn)作。本機(jī)構(gòu)工作原理為當(dāng)重心塊在左邊推桿機(jī)構(gòu)的作用下，向右小幅擺動(dòng)，擺角不超過16°，右邊推桿機(jī)構(gòu)中彈簧慢慢壓縮，一方面防止擺桿運(yùn)動(dòng)不受控制，發(fā)生剛性沖擊，另ー方面儲(chǔ)存能量；當(dāng)重心塊右擺時(shí)，對(duì)于左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)，兩斜桿的夾角増大，將左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)上移，對(duì)于右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)，兩斜桿的夾角減小，將右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)下移。行進(jìn)機(jī)構(gòu)在上移或下移的同時(shí)，將由其上的電機(jī)控制它們的擺動(dòng)，若向右邊擺動(dòng)，左邊電機(jī)エ作，使左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)向前擺動(dòng)，完成向前的一歩，在行進(jìn)的過程中，保證左邊腳掌部的水平。同樣，當(dāng)重心塊在右邊推桿機(jī)構(gòu)的作用下，向左小幅擺動(dòng)，對(duì)于右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)，兩斜桿的夾角増大，右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)上移，對(duì)于左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)，兩斜桿的夾角減小，左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)下移，然后右邊電機(jī)工作，使右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)向前擺動(dòng)，完成向前的一歩，在行進(jìn)的過程中，保證右邊腳掌部的水平。在實(shí)際機(jī)器人中，重心塊的擺動(dòng)帶動(dòng)重心的改變，從而使機(jī)器人前進(jìn)，通過控制左右腳的步幅不同，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的動(dòng)作。本實(shí)用新型的有益效果1、機(jī)構(gòu)桿件的自由度適中，從而在控制和可操縱性方面更加容易，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的動(dòng)作，適用性更廣。2、用電磁鐵提供動(dòng)カ的方式，結(jié)合彈簧的伸縮特性，帶動(dòng)桿件的動(dòng)作，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，同時(shí)緩沖儲(chǔ)能；3、步行中的擺動(dòng)，通過調(diào)整重心的位置，使重心作用點(diǎn)作用在腳掌上，保證了行進(jìn)中機(jī)器人的穩(wěn)定性，同時(shí)擺動(dòng)可以增大步幅，提高行進(jìn)速度。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電磁鐵外形線框圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例電磁鐵剖面圖；圖中1重心塊、2左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)、3右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)、4左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)、5右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)、6左邊電機(jī)、7右邊電機(jī)、8左邊推桿機(jī)構(gòu)、9右邊推桿機(jī)構(gòu)、10外筒、11金屬活塞、12電磁鐵、13連接桿、14鐵芯、15線圈、16彈簧、17大腿桿、18小腿桿、19左邊腳掌部、20機(jī)架、21右邊腳掌部。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說明如圖1圖2圖3所示的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，安裝在機(jī)器內(nèi)體內(nèi)機(jī)架20上，包括有擺桿機(jī)構(gòu)，倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)和行進(jìn)機(jī)構(gòu)，其中，所述的擺桿機(jī)構(gòu)一端固定在機(jī)架頂部，另一端為活動(dòng)端，活動(dòng)端安裝有重心塊I，所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)包括有左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)2和右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3，對(duì)稱設(shè)置在重心塊兩邊，左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)2和右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3為開式活動(dòng)鉸鏈，其上面安裝有左邊推桿機(jī)構(gòu)8和右邊推桿機(jī)構(gòu)9，分別從兩側(cè)連接重心塊1，拉動(dòng)重心塊I左右擺動(dòng)，所述的左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)4鉸接在左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)2底端，右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)5鉸接在右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3的底端，并在左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)4和右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)5其鉸接處分別安裝有左邊電機(jī)6和右邊電機(jī)7。在本實(shí)施例中，所述的左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)2和右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3均包括有橫桿和兩根斜桿，左邊推桿機(jī)構(gòu)8和右邊推桿機(jī)構(gòu)9均分別安裝在各橫桿上，其一端與機(jī)架20固定連接，另一端與重心塊I鉸接。 在本實(shí)施例中，所述的左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)2和右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3的底端均為自由活動(dòng)端，左邊推桿機(jī)構(gòu)8或右邊推桿機(jī)構(gòu)9推動(dòng)重心塊I的同時(shí)帶動(dòng)左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)2或右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3變形，從而帶動(dòng)其底端自由端的升降。在本實(shí)施例中，所述的左邊推桿機(jī)構(gòu)8和右邊推桿機(jī)構(gòu)9均為活塞型結(jié)構(gòu)，包裹有圓柱形的外筒10，外筒10內(nèi)安裝有金屬活塞11和電磁鐵12，金屬活塞11 一端連接有彈簧16壓在外筒10底部，另一端通過連接桿13連接重心塊I。在本實(shí)施例中，所述的電磁鐵12為環(huán)形圓筒狀，包括有線圈15和鐵芯14，并在鐵芯14中間設(shè)有安裝彈簧16的孔。在本實(shí)施例中，所述的外筒10的一個(gè)端面為封閉式結(jié)構(gòu)，另ー個(gè)端面設(shè)有孔，供連接桿13伸出。在本實(shí)施例中，所述的左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)4和右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)5均為為三段結(jié)構(gòu)，構(gòu)成人體足部和腿部形狀，包括有大腿桿17，小腿桿18和腳掌部。在本實(shí)施例中，所述的左邊電機(jī)6和右邊電機(jī)7分別安裝在左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)4和右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)5上的各個(gè)關(guān)節(jié)處，并連接有控制系統(tǒng)，各個(gè)電機(jī)均可在控制系統(tǒng)的控制下獨(dú)
立運(yùn)作。本機(jī)構(gòu)工作原理為當(dāng)重心塊I在左邊推桿機(jī)構(gòu)8的作用下，向右小幅擺動(dòng)，擺角不超過16°，右邊推桿機(jī)構(gòu)9中彈簧慢慢壓縮，一方面防止擺桿運(yùn)動(dòng)不受控制，發(fā)生剛性沖擊，另一方面儲(chǔ)存能量；當(dāng)重心塊I右擺時(shí)，對(duì)于左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)2，兩斜桿的夾角增大，將左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)8上移，對(duì)于右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3，兩斜桿的夾角減小，將右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)5下移。行進(jìn)機(jī)構(gòu)在上移或下移的同時(shí)，將由其上的電機(jī)控制它們的擺動(dòng)，若向右邊擺動(dòng)，左邊電機(jī)6工作，使左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)4向前擺動(dòng)，完成向前的一歩，在行進(jìn)的過程中，保證左邊腳掌部19的水平。同樣，當(dāng)重心塊I在右邊推桿機(jī)構(gòu)9的作用下，向左小幅擺動(dòng)，對(duì)于右邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)3，兩斜桿的夾角増大，右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)5上移，對(duì)于左邊倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)8，兩斜桿的夾角減小，左邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)4下移，然后右邊電機(jī)7工作，使右邊行進(jìn)機(jī)構(gòu)5向前擺動(dòng)，完成向前的一歩，在行進(jìn)的過程中，保證右邊腳掌部21的水平。在實(shí)際機(jī)器人中，重心塊I的擺動(dòng)帶動(dòng)重心的改變，從而使機(jī)器人前進(jìn)，通過控制左右腳的步幅不同，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的動(dòng)作。
權(quán)利要求1.兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，安裝在機(jī)器內(nèi)體內(nèi)機(jī)架上，其特征在于包括有擺桿機(jī)構(gòu)，倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)和行進(jìn)機(jī)構(gòu)，其中，所述的擺桿機(jī)構(gòu)一端固定在機(jī)架頂部，另一端為活動(dòng)端，活動(dòng)端安裝有重心塊，所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)為一對(duì)，對(duì)稱設(shè)置在重心塊兩邊，倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)為開式活動(dòng)鉸鏈，其上面安裝有推桿機(jī)構(gòu)，分別從兩側(cè)連接重心塊，拉動(dòng)重心塊左右擺動(dòng)，所述的行進(jìn)機(jī)構(gòu)鉸接在倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)的底端，并在其行進(jìn)機(jī)構(gòu)上安裝有驅(qū)動(dòng)行進(jìn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)包括有橫桿和兩根斜桿，推桿機(jī)構(gòu)安裝在橫桿上，其一端與機(jī)架固定連接，另一端與重心塊鉸接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)的底端為自由活動(dòng)端。
4.如權(quán)利要求1所述的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的推桿機(jī)構(gòu)為活塞型結(jié)構(gòu)，包裹有圓柱形的外筒，外筒內(nèi)安裝有金屬活塞和電磁鐵，金屬活塞一端連接有彈簧壓在外筒底部，另一端通過連接桿連接重心塊。
5.如權(quán)利要求4所述的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的電磁鐵為環(huán)形圓筒狀，包括有線圈和鐵芯，并在鐵芯中間設(shè)有安裝彈簧的孔。
6.如權(quán)利要求4所述的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的外筒的一個(gè)端面為封閉式結(jié)構(gòu)，另一個(gè)端面設(shè)有孔，供連接桿伸出。
7.如權(quán)利要求1所述的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的行進(jìn)機(jī)構(gòu)為三段結(jié)構(gòu)，構(gòu)成人體足部和腿部形狀，包括有大腿桿，小腿桿和腳掌部。
8.如權(quán)利要求1所述的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的電機(jī)分別安裝在行進(jìn)機(jī)構(gòu)上的各個(gè)關(guān)節(jié)處，并連接有控制系統(tǒng)，各個(gè)電機(jī)均可在控制系統(tǒng)的控制下獨(dú)立運(yùn)作。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種仿生兩足機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的電磁鐵驅(qū)動(dòng)的兩足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。包括有擺桿機(jī)構(gòu)，倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)和行進(jìn)機(jī)構(gòu)，其中，所述的擺桿機(jī)構(gòu)一端固定在機(jī)架頂部，另一端為活動(dòng)端，活動(dòng)端安裝有重心塊，所述的倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置在重心塊兩邊，為開式活動(dòng)鉸鏈，其上面安裝有推桿機(jī)構(gòu)，分別從兩側(cè)連接重心塊，拉動(dòng)重心塊左右擺動(dòng)，所述的行進(jìn)機(jī)構(gòu)鉸接在倒三角鉸鏈機(jī)構(gòu)的底端，并在其行進(jìn)機(jī)構(gòu)上安裝有驅(qū)動(dòng)行進(jìn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)。此裝置在控制和可操縱性方面更加容易，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的動(dòng)作，適用性更廣。
文檔編號(hào)B62D57/02GK202863598SQ201220494880
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者侯宇, 全照敏, 金永燦, 李偉 申請(qǐng)人:侯宇, 全照敏, 李偉, 金永燦