一種快速行走的雙足機器人的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種快速行走的雙足機器人，該雙足機器人由伺服電機，電機支架，主動錐齒輪，從動錐齒輪，止回棘爪，棘輪凸輪組，棘爪連接銷，主動棘爪，擺桿，滾子連接銷，滾子，小腿，壓縮彈簧，螺桿，大腿和腳組成。伺服電機帶動主動錐齒輪轉動，從而驅動對稱安裝的一對從動錐齒輪相向轉動，進而使得大腿前后擺動；小腿在壓縮彈簧的作用下始終與棘輪凸輪組中的凸輪接觸，通過小腿的“伸縮”使得支撐腿長于擺動腿。同現有技術相比，本發明的優點是：通過一個伺服電機即可實現機器人的驅動，便于控制且控制精度高；除伺服電機外該機器人的其余結構均為機械機構，因此便于運動協調；結構簡單，加工安裝方便，可實現快速行走。
【專利說明】一種快速行走的雙足機器人

【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人領域，特別地涉及一種快速行走的雙足機器人。

【背景技術】
[0002]雙足機器人是高科技技術的典型代表，也是正在蓬勃發展的一個重要領域。雙足步行有其他移動方式所無法比擬的優越性，其對步行的環境要求低，具有較強的環境適應性，它既能在平地上行走，也能在復雜的地面上行走，因此雙足機器人具有很高的研究價值。
[0003]近幾年來，雙足機器人的研制工作進展迅速，很多國家都在進行相關研究。日本的ASIM0機器人在模擬人的動作方面取得了很大的進展，代表著當今的最高水平；此外，美國、法國、英國、德國和韓國等發達國家也進行了雙足機器人的研制，并取得了豐碩的研究成果。我國對雙足機器人進行了諸多研究，例如中國專利文獻CN101565064A公開了一種雙足機器人步行機構，該機構可實現較多的仿人動作，能夠實現兩腿交叉；清華大學的THR-1動態步行雙足機器人為平面無腳雙足機器人，設置有髖關節與膝關節，通過不斷的邁步實現動態步行；哈爾濱工業大學的四型仿人雙足步行機器人在運動速度和平衡性方面有了很大的提高，接近于動態行走機器人；此外，還有許多高校和研究院所對雙足機器人都進行了研究，在此不一一列舉。
[0004]現今大多數雙足機器人都具有較多的自由度，例如北京理工大學研制的“匯童”機器人有33個自由度，下肢有12個自由度，能夠模仿人類進行前進，后退，側行，轉彎，上下臺階，太極拳，刀術等動作，同時能夠根據自身的平衡狀態和地面高度的變化實現未知路面的穩定行走，是我國首個真正意義上的仿人機器人；中國專利文獻CN101229826A公開的一種雙足機器人的下肢結構有10個自由度，與通常的12自由度雙足機器人下肢結構相比減少了兩個踝關節前擺自由度，利用平行四連桿機構實現了機器人大小腿的機構設計，從而保證機器人在行走過程中兩只腳地面始終與地面保持平衡，有效的降低了電機輸出軸的回轉間隙對機器人行走穩定性造成的影響。多自由度的雙足機器人往往需要多個電機進行控制，從而使得控制難度變大，同時降低了控制精度，此外，設計、加工、研發的成本也變得較高。綜上所述，現有大部分機器人均有控制系統較為復雜、控制精度低、協調性差、結構復雜、行走速度較慢以及成本過高等問題。


【發明內容】

[0005]為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種快速步行的雙足機器人，僅通過一個伺服電機進行整個快速行走機器人的驅動，控制系統簡單、控制精度高，除伺服電機以夕卜，本發明其余結構均為機械機構，便于運動協調，結構簡單、緊湊，可以進行較快行走，力口工安裝方便，成本低，解決了現有大部分機器人均有控制系統較為復雜、控制精度低、協調性差、結構復雜、行走速度較慢以及成本過高等問題。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案為: 一種快速行走的雙足機器人，包括電機支架，該電機支架呈倒U型，包括頂板及一對相互對稱且與頂板垂直的側板，所述頂板的外部固設有伺服電機；主動錐齒輪，該主動錐齒輪設于電機支架的內部，所述主動錐齒輪的錐齒輪軸與頂板垂直并與伺服電機的電機軸固定連接；傳動機構，該傳動機構具有2組并分別對稱安裝于主動錐齒輪兩側的側板上；所述傳動機構包括與主動錐齒輪相匹配的從動錐齒輪、傳動軸及棘輪凸輪組，所述傳動軸的一端與從動錐齒輪固接，另一端與側板旋轉連接，所述棘輪凸輪組套接于傳動軸并與傳動軸旋轉活動連接；所述棘輪凸輪組包括依次并排設置的止回棘輪、凸輪及主動棘輪，所述止回棘輪位于側板一側，止回棘輪和主動棘輪的齒向相同；還包括止回棘爪和主動棘爪，所述止回棘爪鉸接于側板并與止回棘輪相匹配，所述主動棘爪鉸接于從動錐齒輪一側并與主動棘爪相匹配，所述止回棘爪和主動棘爪的安裝方向相同；所述凸輪的外輪廓線為周期性的內凹及外凸的形狀，所述止回棘輪的棘齒與凸輪輪廓線的內凹數相同且一一對應；行走機構，該行走機構具有2組并分別對稱安裝于側板的外側，所述行走機構包括與傳動軸固接的大腿、與大腿活動連接的小腿，所述大腿的下部設有通孔，所述小腿的下端穿過該通孔且小腿的上端與大腿之間設有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的彈性力足以保證所述小腿的上端與凸輪的外輪廓始終保持接觸。上述結構的雙足機器人，通過伺服電機的正反轉連續切換，即可實現2組行走機構的交替擺動與支撐，結構簡單，控制精度高。
[0007]進一步的，所述小腿的上端還設有滾子，所述滾子為圓柱狀并與小腿旋轉活動連接，該滾子的外周與所述凸輪的外輪廓保持接觸。該滾子的外周與凸輪的外輪廓相切接觸，在機器人行走過程中，滾子與凸輪之間為滾動接觸，將滑動摩擦轉化為滾動摩擦，有效的避免了小腿與凸輪之間的摩擦且減少了噪音，提高了相關零部件的使用壽命。
[0008]進一步的，所述小腿的下端還固接有腳，所述腳為球狀。如此設計的目的在于減小雙足機器人與地面之間的摩擦，并且機器人在行走過程中，支撐腿的球狀腳在地面上滾動，且始終有一點與地面接觸，可以有效的適應地面的不平整。
[0009]進一步的，所述小腿為長圓柱狀，圓柱上端設有一扁圓凸臺，圓柱下端設有一螺孔；圓臺上側對稱設有兩個相同的扁平狀的固定鉸支座，兩固定鉸支座上端均設有一孔，且上述兩孔的軸線重合；小腿中的圓柱軸線位于兩固定鉸支座間的對稱面上；所述滾子設有一孔，滾子置于兩固定鉸支座之間，滾子連接銷套接在滾子以及兩固定鉸支座的孔中，且以轉動副的形式與上述三者連接。
[0010]進一步的，所述棘輪凸輪組與從動錐齒輪之間還設有擺桿，該擺桿的一端與傳動軸固定連接，該擺桿的另一端與所述主動棘爪通過棘爪連接銷鉸接。機器人主動棘爪需鉸接于從動錐齒輪上，由于棘爪安裝位置要高于主動棘輪，如果直接將主動棘爪鉸接于從動錐齒輪會導致從動錐齒輪的體積較大，整體重量增大且笨重，因此通過設置擺桿固定于從動錐齒輪傳動軸且將主動棘爪鉸接于擺桿的方法使得整體體積減小，且方便安裝。
[0011]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
(I)僅通過一個伺服電機同時帶動兩條腿的擺動，即只需控制一個電機的旋轉方向及其速度即可進行整個雙足機器人的驅動，這大大簡化了后期的電機控制及運動算法，便于運動協調，控制方便且精度高。
[0012](2)機器人大腿、小腿均為柱狀，在有效的實現各自功能的同時，減少了腿部的重量。
[0013](3)雙足機器人的伺服電機固定于電機支架上，連同主、從動錐齒輪均高于腿部結構，且腿部結構較為輕，使得機器人重心在電機支架處，提高了機器人的重心，這樣更接近于人體的重量分布，同時重心的提高在行走過程中可以減少機器人的能量消耗。
[0014](4)機器人從動錐齒輪、止回棘爪、棘輪凸輪組、主動棘爪、擺桿、滾子、大腿、小腿、腳以及壓縮彈簧均成對出現，成對出現的部件結構、尺寸均相同，且均為簡單機械體，方便進行結構的參數化調整，同時加工程序簡單，設計、加工成本低。
[0015](5)機器人整體左、右對稱，通過伺服電機的正反轉連續切換，即可實現兩腿的交替擺動與支撐，可以有效的實現快速運動，具有較高的行走效率，同時結構簡單緊湊，便于安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例的快速行走雙足機器人的立體結構示意圖；
圖2為本發明實施例的快速行走雙足機器人的電機支架內部部分爆炸示意圖；
圖3為本發明實施例的快速行走雙足機器人的腿部結構爆炸示意圖；
圖4為本發明實施例的快速行走雙足機器人的棘輪凸輪組結構示意圖；
圖5為本發明實施例的快速行走雙足機器人的棘輪凸輪組主動棘輪一側的正視圖；
圖6為本發明實施例的快速行走雙足機器人的大腿結構示意圖；
圖7為本發明實施例的快速行走雙足機器人的小腿結構示意圖。
[0017]附圖標記說明:
1-伺服電機；2_電機支架；3_主動錐齒輪；4_從動錐齒輪；5_止回棘爪；1-棘輪凸輪組，6-止回棘輪；7-凸輪；8_主動棘輪；9_棘爪連接銷；10_主動棘爪；11_擺桿；12_滾子連接銷；13_滾子；14_小腿；15-壓縮彈簧；16_螺桿；17_大腿；18_腳；21_頂板；22_側板；41-傳動軸。

【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。相反，本發明涵蓋任何由權利要求定義的在本發明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發明有更好的了解，在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。
[0019]參見圖1所示為本發明實施例的一種快速行走的雙足機器人，包括伺服電機1，電機支架2，主動錐齒輪3，從動錐齒輪4，止回棘爪5，棘輪凸輪組I，主動棘爪10，擺桿11，滾子13，小腿14，壓縮彈簧15，大腿17和腳18。其中從動錐齒輪4，傳動軸41，止回棘爪5，棘輪凸輪組I，主動棘爪10，擺桿11，滾子13，小腿14，壓縮彈簧15，大腿17和腳18均成對出現，并對稱安裝。電機支架2呈倒U型，包括頂板21及一對相互對稱且與頂板垂直的側板22，頂板設有一孔，兩側板22分別設有一孔。伺服電機I固定于電機支架2上側的頂板21上，伺服電機I的電機軸穿過電機支架2的頂板21上的孔。主動錐齒輪3與伺服電機I中電機軸的軸端固連。一對從動錐齒輪4的齒輪部分均與主動錐齒輪3相嚙合，連接兩從動錐齒輪4的兩傳動軸41分別穿過電機支架2的左、右兩側邊22的孔，與孔以轉動副的形式連接。大腿17上端在電機支架2外側與從動錐齒輪4的軸端固連。參見圖2所示為快速行走雙足機器人電機支架內部部分爆炸示意圖，電機支架2內部的零部件從電機支架2的一側到主動錐齒輪3的方向上，依次安裝了止回棘爪5、棘輪凸輪組1、主動棘爪10、擺桿11、從動錐齒輪4。其中止回棘爪5在電機支架2內側與其以轉動副的形式連接。棘輪凸輪組I與傳動軸41以轉動副的形式連接。擺桿11的兩端分別設有一孔，上端孔與主動棘爪10通過棘爪連接銷9以轉動副的形式連接，下端與傳動軸41固定連接。主動棘爪10和止回棘爪5分別安裝于棘輪凸輪組I中凸輪7的兩側，兩棘爪安裝方向相同，分別插入棘輪凸輪組I中兩側棘輪的齒槽中。參見圖3所示為快速行走雙足機器人腿部結構爆炸示意圖，大腿17下半部分設有一通孔，小腿14套接于此通孔中。小腿14的上端通過滾子連接銷12與滾子13以轉動副的形式連接。滾子13呈圓柱狀，與棘輪凸輪組I中凸輪7的輪廓線相切。小腿14設有圓臺，壓縮彈簧15的上端與小腿14中的圓臺固連，壓縮彈簧15的下端與大腿17固連，該壓縮彈簧使得小腿與凸輪之間的距離保持最小，使得滾子的外周與凸輪的外輪廓始終接觸。腳18為類球狀，頂端為一平面，平面下端為大半個球；自腳18的上平面設有一螺孔。
[0020]參見圖4、圖5所示，在具體應用實例中，棘輪凸輪組I進一步的包括止回棘輪6、凸輪7以及主動棘輪8，凸輪7位于中部，兩側分別為止回棘輪6和主動棘輪8，三者固定連接；止回棘輪6與主動棘輪8的棘輪齒齒向相同；止回棘輪6、凸輪7以及主動棘輪8的中心處均設有一孔，上述三孔半徑相同且軸線重合，傳動軸41套接在這三孔中，與棘輪凸輪組I以轉動副的形式連接；凸輪7的輪廓線為周期性的內凹及外凸的形狀，止回棘輪6的棘輪齒數與凸輪?輪廓線的內凹數相同，止回棘輪6的每一棘輪齒與凸輪7的一個內凹的位置相對應。從動錐齒輪4每次單方向轉動的角度與凸輪7的一個凹凸周期的角度一致，機器人凸輪的外輪廓線為周期性的內凹及外凸的形狀，使得機器人左、右腳可以順利的進行支撐腿與擺動腿的交換。。凸輪7的寬度與滾子13的長度相同，滾子13與凸輪7的輪廓線外切。滾子13帶動小腿14沿此凸輪7的輪廓線周期性的移動，從而帶動小腿14上下伸縮。
[0021]在具體應用實例中，設置壓縮彈簧15固定于小腿14的圓臺與大腿17方柱上表面之間，壓縮彈簧15在雙足機器人行走過程中一直處于壓縮狀態，對小腿14 一直有向上的推力。如此，與小腿14轉動副連接的滾子13會與棘輪凸輪組I中凸輪7的輪廓線一直相切接觸。
[0022]在具體應用實例中，設置主動棘爪10和止回棘爪5分別安裝于棘輪凸輪組I中凸輪7的兩側，兩棘爪安裝方向相同，分別插入棘輪凸輪組I的主動棘輪8和止回棘輪6的齒槽中。通過棘輪與凸輪機構的配合，棘輪凸輪組I作間歇轉動，進而使得支撐腿長于擺動腿，雙足機器人可以自如的向前運動。
[0023]參見圖6所示，在具體應用實例中，設置大腿17外側為扁平桿，內側下部為方柱狀，方柱上設有上下方向的圓柱通孔，小腿14穿過此孔，可在此孔內上下滑動，小腿14與大腿17以移動副的形式連接。如此，當大腿17擺動時，小腿14也前后進行擺動，兩小腿前后交替行走使得雙足機器人向前移動。
[0024]參見圖7所示，在一具體應用實例中，小腿14為長圓柱狀，圓柱上端設有一扁圓凸臺，圓柱下端設有一螺孔。圓臺上側對稱設有兩個相同的扁平狀的固定鉸支座，兩固定鉸支座的上端均設有一孔，且上述兩孔的軸線重合。小腿14中的圓柱軸線位于兩固定鉸支座間的對稱面上。參見圖3所示，滾子13設有一孔，滾子13置于兩固定鉸支座之間，滾子連接銷12套接在滾子13以及兩固定鉸支座的孔中，且以轉動副的形式與上述三者連接，如此滾子13與凸輪7之間的相對運動為滾動以及滑動，減少了二者之間的摩擦，也減少了凸輪7的磨損，同時滾子13從動件耐磨損，可以承受較大的載荷。
[0025]在具體應用實例中，設置腳18為類球狀，頂端為一平面，平面下端為大半個球。自腳18上平面設有一螺孔，通過螺桿16與小腿14的螺孔連接。腳18上平面為圓，圓半徑與小腿14的圓柱半徑相同。因此腳18與地面的接觸即為球上一點與地面的接觸，更好的適應了地面的不平整度，支撐腳擺動時與地面的接觸即為球在地面上的滾動，較少了腳與地面的摩擦與碰撞。
[0026]在具體應用實例中，設置主動錐齒輪3與成對設置的從動錐齒輪4的軸線在同一平面內，兩從動錐齒輪4對稱安裝，當伺服電機I帶動主動錐齒輪3沿一個方向轉動時，主動錐齒輪3驅動兩從動錐齒輪4相向轉動，從而帶動兩大腿17前后對稱擺動。
[0027]在具體應用實例中，設置棘輪凸輪組I中凸輪7的對稱面、小腿14軸線、壓縮彈簧15軸線以及大腿17通孔軸線在同一平面內，使得凸輪7可以很好的帶動擺動腿伸縮。
[0028]本發明實施例的快速行走的雙足機器人的工作具體實現方式如下:
伺服電機I帶動主動錐齒輪3從而帶動從動錐齒輪4轉動，從動錐齒輪4單方向轉動一次使得擺動腿從后向前擺動一次，此過程中，擺動腿的滾子13從棘輪凸輪組I中凸輪7的一個外凸移動到內凹再移動至外凸，即從動錐齒輪4每次單方向轉動的角度與凸輪7的一個凹凸周期的角度一致。伺服電機I轉換方向開始時，支撐腿在前，擺動腿在后。
[0029]支撐腿的擺動:伺服電機I轉換方向，開始反方向轉動時，其帶動主動錐齒輪3從而帶動兩從動錐齒輪4變換方向，支撐腿在雙足機器人前部，棘輪凸輪組I的凸輪7前后對稱，其中凸輪7的一個內凹處于最下方，支撐腿的滾子13與凸輪7前部最下方的外凸處相切，即滾子13離凸輪7中心點的距離最遠，支撐腿的小腿14伸出最長，處于“伸”的狀態。從動錐齒輪4帶動支撐腿的大腿17向后擺動，從而帶動支撐腿的小腿14向后擺動。該從動錐齒輪4同時帶動支撐腿的擺桿11從而帶動主動棘爪10向前擺動，主動棘爪10插入棘輪凸輪組I的主動棘輪8，帶動支撐腿的棘輪凸輪組I以同速度轉動，因此支撐腿的小腿14與棘輪凸輪組I擺動速度相同，二者無相對運動，滾子13離凸輪7中心點的距離始終為最遠距離，支撐腿的小腿14 一直處于“伸”的狀態，此過程中支撐腿的止回棘爪5劃過棘輪凸輪組I中止回棘輪6的齒背。支撐腿向后擺動直至伺服電機I轉換方向，此時棘輪凸輪組I的凸輪7再次前后對稱，凸輪7的又一內凹處于最下方，支撐腿位于雙足機器人后部，滾子13與凸輪7后部最下方的外凸處相切，在伺服電機I轉換方向時，支撐腿變為擺動腿。
[0030]擺動腿的擺動:擺動腿進行一次向前擺動，擺動腿的滾子13沿棘輪凸輪組I中凸輪7的輪廓線移動一個周期，此一個周期即為外凸-內凹-外凸，擺動腿進行了伸-縮-伸的運動，此過程具體包括五個狀態。狀態一為，伺服電機I轉換方向，開始反方向轉動時，其帶動主動錐齒輪3從而帶動兩從動錐齒輪4變換方向，擺動腿的止回棘爪5插入止回棘輪6最上端的齒槽中，擺動腿在雙足機器人后部，棘輪凸輪組I的凸輪7前后對稱，其中凸輪7的一個內凹處于最下方，擺動腿的滾子13與凸輪7后部最下方的外凸處相切，即滾子13離凸輪7中心點的距離最遠，擺動腿的小腿14伸出最長，處于“伸”的狀態。狀態二為，從動錐齒輪4帶動擺動腿的大腿17向前擺動，從而帶動擺動腿的小腿14向前擺動，小腿14帶動滾子13向前移動，滾子13從凸輪7的外凸向內凹移動。壓縮彈簧15的上端與小腿14的圓臺固定，下端與大腿17固定，壓縮彈簧15在小腿14所有擺動過程中一直處于壓縮狀態，因此，在小腿14移動過程中，壓縮彈簧15推動小腿14，對小腿14有向上作用力，小腿14繼而對凸輪7后部最下方的外凸有向上作用力，棘輪凸輪組I因為此作用力向上(向后)稍作轉動，直至滾子13移動到與凸輪7的內凹處相切，此狀態中滾子13離凸輪7的中心距離減小，擺動腿縮短，短于支撐腿，擺動腿的腳18離開地面。狀態二中擺動腿的止回棘爪5在棘輪凸輪組I中止回棘輪6的一個齒背上滑動，但未滑動至下個齒槽。狀態三為，從動錐齒輪4從狀態二的結束位置繼續帶動擺動腿的大腿17、小腿14向前擺動，擺動腿的滾子13從內凹處開始向下個外凸處移動，通過壓縮彈簧15的彈力，擺動腿的小腿14對凸輪7的下個外凸有向前的推動作用力，棘輪凸輪組I因為此作用力向下(向前)轉動，直至上述內凹回到凸輪7的最下方，止回棘爪5往回滑動，插入狀態一中止回棘輪6最上端的齒槽中，阻止棘輪凸輪組I再繼續轉動。此狀態中，滾子13離凸輪7的中心距離增大，但未到最大，擺動腿伸長，但長度小于支撐腿長度，擺動腿的腳18未接觸地面。狀態四為，從動錐齒輪4從狀態三的結束位置繼續帶動擺動腿的大腿17、小腿14向前擺動，止回棘爪5插入止回棘輪6的齒槽中，阻止棘輪凸輪組I轉動，擺動腿的滾子13繼續沿凸輪7的輪廓線移動，直至移動至凸輪7前部最下方的外凸處。此狀態中滾子13離凸輪7的中心距離增大到最遠，擺動腿伸長至最長。狀態五為，棘輪凸輪組I的凸輪7前后對稱，其中凸輪7的上述內凹處于最下方，擺動腿的滾子13與凸輪7前部最下方的外凸處相切，即擺動腿的滾子13離凸輪7的中心距離最遠，小腿14位于雙足機器人前部，伸出最長，處于“伸”的狀態，擺動腿的腳18與地面接觸，伺服電機1轉換方向，開始反方向轉動，擺動腿變為支撐腿，支撐腿變為擺動腿。在擺動腿擺動的所有狀態中，從動錐齒輪4帶動擺動腿的擺桿11向后擺動，主動棘爪10向后劃過棘輪凸輪組I中主動棘輪8的齒背。
[0031]通過以上實施例實現的快速行走的雙足機器人僅通過一個伺服電機進行整個快速行走機器人的驅動，控制系統簡單、控制精度高，除伺服電機以外，本發明其余結構均為機械機構，便于運動協調，結構簡單、緊湊，可以進行較快行走，加工安裝方便，成本低。
[0032]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種快速行走的雙足機器人，其特征在于，包括: 電機支架(2)，該電機支架(2)呈倒U型，包括頂板(21)及一對相互對稱且與頂板垂直的側板(22)，所述頂板的外部固設有伺服電機(I); 主動錐齒輪(3 )，該主動錐齒輪(3 )設于電機支架(2 )的內部，所述主動錐齒輪(3 )的錐齒輪軸與頂板垂直并與伺服電機(I)的電機軸固定連接； 傳動機構，該傳動機構具有2組并分別對稱安裝于主動錐齒輪(3)兩側的側板(22)上；所述傳動機構包括與主動錐齒輪(3)相匹配的從動錐齒輪(4)、傳動軸(41)及棘輪凸輪組(I)，所述傳動軸(41)的一端與從動錐齒輪(4)固接，另一端與側板(22)旋轉連接，所述棘輪凸輪組(I)套接于傳動軸(41)并與傳動軸(41)旋轉活動連接；所述棘輪凸輪組(I)包括依次并排設置的止回棘輪(6 )、凸輪(7 )及主動棘輪(8 )，所述止回棘輪(6 )位于側板(22 ) —偵牝止回棘輪(6)和主動棘輪(8)的齒向相同；所述傳動機構還包括止回棘爪(5)和主動棘爪(10)，所述止回棘爪(5)鉸接于側板(22)內部并與止回棘輪(6)相匹配，所述主動棘爪(10)鉸接于從動錐齒輪(4) 一側并與主動棘爪(10)相匹配,所述止回棘爪(5)和主動棘爪(10)的安裝方向相同；所述凸輪(7)的外輪廓線為周期性的內凹及外凸的形狀，所述止回棘輪(6)的棘齒與凸輪(7)輪廓線的內凹數相同且一一對應； 行走機構，該行走機構具有2組并分別對稱安裝于側板(22)的外側，所述行走機構包括與傳動軸(41)固接的大腿(17)、與大腿(17)活動連接的小腿(14)，所述大腿(17)的下部設有通孔，所述小腿(14)的下端穿過該通孔且小腿(14)的上端與大腿(17)之間設有壓縮彈簧(15)，所述壓縮彈簧(15)的彈性力足以保證所述小腿(14)的上端與凸輪(7)的外輪廓始終保持接觸。
2.根據權利要求1所述的一種快速行走的雙足機器人，其特征在于，所述小腿(14)的上端還設有滾子(13)，所述滾子(13)為圓柱狀并與小腿(14)旋轉活動連接，該滾子(13)的外周與所述凸輪(7)的外輪廓保持接觸。
3.根據權利要求2所述的一種快速行走的雙足機器人，其特征在于，所述小腿(14)的下端還固接有腳(18)，所述腳(18)為球狀。
4.根據權利要求2所述的一種快速行走的雙足機器人，其特征在于，所述小腿(14)為長圓柱狀，圓柱上端設有一扁圓凸臺，圓柱下端設有一螺孔；圓臺上側對稱設有兩個相同的扁平狀的固定鉸支座，兩固定鉸支座上端均設有一孔，且上述兩孔的軸線重合；小腿(14)中的圓柱軸線位于兩固定鉸支座間的對稱面上；所述滾子(13)設有一孔，滾子(13)置于兩固定鉸支座之間，滾子連接銷(12)套接在滾子(13)以及兩固定鉸支座的孔中，且以轉動副的形式與上述三者連接。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種快速行走的雙足機器人，其特征在于，所述棘輪凸輪組(I)與從動錐齒輪(4)之間還設有擺桿(11)，該擺桿(11)的一端與傳動軸(41)固定連接，該擺桿(11)的另一端與所述主動棘爪(10 )通過棘爪連接銷(9 )鉸接。
【文檔編號】B62D57/02GK104228993SQ201410551408
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】甘春標, 于昂可, 楊世錫, 丁長濤, 徐安定 申請人:浙江大學