一種八足步行機器人的制作方法
【專利摘要】實用新型一種八足步行機器人由機架，曲柄搖桿機構、縮放機構所組成，曲柄搖桿機構產出運動所需的步行軌跡曲線，再通過與縮放機構串聯(lián)構成組合機構將步行軌跡放大輸出到機架以下，所述的八足步行機器人在行走過程中四足同時著地，對足交替著地從而實現步行動作。本實用新型在步行過程中具有跨步距離和抬腿高度大的特點，可適應較復雜路況，八只足的設計使行走過程中更加平穩(wěn)可靠。
【專利說明】—種八足步行機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型所屬機器人【技術領域】，特別涉及一種八足步行機器人。
【背景技術】
[0002]目前，公知的機器人在地面上運動的行式有輪式運動、履帶式運動、仿生步行運動，它們都有各自的優(yōu)點。對于仿生步行運動能夠在復雜的非結構環(huán)境中穩(wěn)定的行走，可以代替人完成許多危險的作業(yè)，在軍事，月球表面探測，消防營救等行業(yè)有潛在的應用前景。長期以來，步行機器人技術一直是國內外機器人【技術領域】研究的熱點之一。
[0003]如中國專利(申請?zhí)枮?01310166222.6)—種走行裝置，它由支架、6條機械腿、傳動裝置一和動力裝置組成；機械腿、傳動裝置一和動力裝置都設置于支架上；所述機械腿由H0ECKEN機構、調整機構和行走臂組成，支架兩側各設置有3套H0ECKEN機構，6套H0ECKEN機構同向設置；H0ECKEN機構的動力輸入端與傳動裝置一連接，H0ECKEN機構的動力輸出端與行走臂連接；調整機構設置于H0ECKEN機構和行走臂之間，調整機構用于對行走臂的姿態(tài)進行調整，以保證行走臂始終保持平動；傳動裝置一受動力裝置驅動。該發(fā)明一種行走裝置雖然結構簡單；但也有不足之處，如一個周期內行走臂的跨步距離小，抬腿高度小，這直接影響到對地面的適應能力。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述存在的問題，本實用新型提出解決的方法，其技術方案是:一種八足步行機器人左右兩側機構對稱分布，分別為四足，單側對足同步運動步調一致；機器人整體在行走過程中四足同時著地，對足交替著地從而實現步行動作。取單側為研究對象，單側有四組組合機構，組合機構由曲柄搖桿機構與縮放機構串聯(lián)，實現步行軌跡的放大并將軌跡平移到機架以下。單側四組組合機構中曲柄搖桿機構的曲柄由曲軸充當，曲柄搖桿機構中的連桿一端與曲軸上的連桿頸活動鉸接，主動曲軸和從動曲軸上都是雙拐曲軸，且兩個曲拐夾角為180度對稱分布在曲軸上，從而由主動曲軸和從動曲軸驅動四組組合機構。前兩組由主動曲軸驅動和后兩組從動曲軸驅動,主動曲軸與從動曲軸上裝有鏈輪通過鏈條同步傳動，且主動曲軸和從動曲軸在安裝同步鏈條時要保證兩曲軸上的曲拐同相位，即主動曲軸上的兩個曲拐與從動軸上的對應的兩個曲拐平行或重合，從而可以實現單側的四足中對足同步運動步調一致。
[0005]由于主動曲軸與從動曲軸間通過鏈條同步傳動,則單側只有一個主動曲軸作為輸入軸即八足步行機器人兩側各有一個輸入軸。當兩側輸入軸轉速同向不等時(則左右兩側的觸地速度不等)，實現運動過程中的左右轉彎；當兩側輸入軸轉速反向時(則左右兩側的觸地速度反向)，實現原地轉彎。兩側輸入軸的動力輸入，可以選擇機械傳動也可以液壓傳動來完成。組合機構由曲柄搖桿機構與縮放機構串聯(lián)構成，其中曲柄搖桿機構產出所需的步行軌跡(連桿曲線)，所需的步行軌跡(連桿曲線)應滿足:步行軌跡需要滿足水平近似勻速直線運動和抬腿的弧線運動的連桿曲線。H0ECKEN機構是可以產生該連桿曲線的一種曲柄搖桿機構。如圖12所示，由于步行軌跡曲線位于機架以上，我們選用縮放機構將軌跡向下放大，同時將運動軌跡傳遞到機架以下，這樣以來就放大了步行機器人的跨步距離和抬腿高度。如圖11所示為一個組合機構的機構運動簡圖，圖中Al處都為轉動副，桿3、4、5和機架構成曲柄搖桿機構；桿6、7、8、9構成縮放機構，在縮放機構中EFHI構成平行四邊形，G、E、g三點共線。
[0006]由于該組合機構只能實現固定的跨步軌跡(水平直線運功)，所以步行機構設計成多冗余度即縮放機構的上搖桿一端活動鉸接在上機架上，上機架通過減震彈簧與底座機架相連，八足步行機器人在行走的過程中，當地面不平時上機架可以在一定的角度內擺動具有減震的功能，從而提聞越障能力。
[0007]本實用新型的有益效果是:上機架通過減震彈簧與底座機架相連起減震的功能，從而提高越障能力。適應較復雜路況，這對于減小路面不平對機架的振動很有利的。通過縮放機構將步行軌跡曲線放大使跨步距離變大，抬腿高度增加；巧妙地使用曲軸實現了單側對足同步運動步調一致，機器人整體四足同時著地，對足交替著地從而實現步行動作，使八足步行機器人行走過程中更加平穩(wěn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明:
[0009]圖1是本實用新型一種八足步行機器人的結構示意圖。
[0010]圖2是圖1中I處的局部放大視圖的示意圖。
[0011]圖3是本實用新型一種八足步行機器人的主視圖的示意圖。
[0012]圖4是圖3中II處的局部放大視圖的示意圖。
[0013]圖5是本實用新型一種八足步行機器人的左視圖的示意圖。
[0014]圖6是本實用新型一種八足步行機器人的俯視圖的示意圖。
[0015]圖7是圖6中A-A剖視圖的示意圖。
[0016]圖8是圖7中III處的局部放大視圖的示意圖。
[0017]圖9是本實用新型的主動曲軸的結構示意圖。
[0018]圖10是本實用新型的上機架的結構示意圖。
[0019]圖11是本實用新型的一個組合機構的運動軌跡曲線的示意圖。
[0020]圖12是本實用新型的一個組合機構的機構運動簡圖。
[0021]圖中1.底座機架，2.上機架，3.主動曲軸，4.連桿，5.搖桿，6.上搖桿，7.支腿桿，8.上縮放桿，9.下縮放桿，10.曲軸外支座，11.搖桿支座，12.銷釘，13.銷釘，14.銷釘，15.減震彈簧，16.彈簧上支座，17.彈簧下支座，18.支座，19.鏈條，20.從動曲軸，21.曲軸中間支座，22.曲軸內支座，23.從動鏈輪，24.主動鏈輪，25.連桿頸一，26.連桿頸二，27.圓柱孔一，28.圓柱孔二，29.圓柱孔三。
【具體實施方式】
[0022]在圖1、圖5、圖6、圖7中，八足步行機器人左右兩側機構對稱；單側有四組組合機構前后對稱布置。
[0023]在圖2中，主動曲軸3安裝到底座機架I上的曲軸外支座10中，搖桿5的一端通過銷釘12活動鉸接在搖桿支座11上，搖桿5的另一端通過銷釘14活動鉸接在連桿4的中部。連桿4的一端與主動曲軸3的連桿頸二 26活動鉸接，另一端與上縮放桿8，下縮放桿9的一端通過銷釘13構成活動的復合鉸鏈。在圖3中上縮放桿8的另一端與上搖桿6的中部某一位置活動鉸接，下縮放桿9的另一端與支腿桿7的中部某一位置活動鉸接。上搖桿6的一端與上機架2的三角形底邊的端點圓柱孔二 28活動鉸接，另一端與支腿桿7的一端活動鉸接。如圖10所示，上機架2正面上的三個圓柱孔27、28、29位于等腰三角形的三個頂點上，側面上開有用于安裝彈簧上支座16對應的孔，兩孔位于側面的中間對稱位置處。
[0024]在圖3中主動曲軸3上的曲拐與從動曲軸20上對應的曲拐同相位，此時刻兩曲軸的曲拐平行。在圖4中上機架2上的圓柱孔三29活動鉸接在底座機架I的支座18上，上機架2與底座機架I通過兩對稱的減震彈簧15支撐，減震彈簧15的一端與固定在上機架2上的彈簧上支座16活動鉸接，另一端與固定在底座支架I上的彈簧下支座17活動鉸接。在圖5中主動曲軸3的主軸頸是通過曲軸外支座10、曲軸中間支座21、曲軸內支座22實現徑向支撐固定，其中曲軸中間支座21為上下剖分式的支座。在圖8中主動曲軸3通過鍵與主動鏈輪24形成固定連接，從動曲軸20通過鍵與主動鏈輪23形成固定連接；主動鏈輪24與主動鏈輪23通過鏈條19實現同步轉動，主動鏈輪24與主動鏈輪23的大小相同。在圖9中主動曲軸上有兩個相同的曲拐且兩個曲拐夾角為180度對稱分布在曲軸上，兩曲柄上都加有平衡塊，主動曲軸3和從動曲軸20都做過動平衡設計。
[0025]在圖12中，先由曲柄搖桿機構產生連桿曲線軌跡，再由縮放機構將連桿曲線軌跡放大并平移到底座機架以下，實現運動的輸出。
【權利要求】
1.一種八足步行機器人由機架、八組曲柄搖桿機構和八組縮放機構所組成，曲柄搖桿機構產出運動所需的步行軌跡曲線，再通過與縮放機構串聯(lián)構成組合機構將步行軌跡放大輸出，其特征是:所述的八足步行機器人左右兩側機構對稱分布，分別為四足，單側對足同步運動步調一致；機器人整體在行走過程中四足同時著地，對足交替著地從而實現步行動作，單側四組組合機構中前兩組由主動曲軸驅動，后兩組從動曲軸驅動，主動曲軸與從動曲軸間通過鏈條同步傳動；所述的縮放機構中的上搖桿(6) —端與上機架(2)上的圓柱孔二(28)活動鉸接，上機架(2)上的圓柱孔三(29)活動鉸接在底座機架(I)的支座(18)上，上機架(2)與底座機架(I)通過兩對稱的減震彈簧(15)支撐。
2.根據權利要求1所述的一種八足步行機器人，其特征是:主動曲軸(3)和從動曲軸(20)上都有雙拐曲軸，且兩個曲拐夾角為180度對稱分布在曲軸上。
3.根據權利要求1所述的一種八足步行機器人，其特征是:主動曲軸(3)和從動曲軸(20)在通過同步鏈條(19)傳動時要保證兩曲軸上的曲拐同相位，以保證單側的四足中對足同步運動步調一致。
【文檔編號】B62D57/032GK203528632SQ201320700216
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】李輝, 王曉進 申請人:李輝