本發明涉及一種微步機器人，屬于機器人技術領域。

背景技術：

機器人從它的定義來看，就是用來代替人類進行工作的機器裝置，一些繁重的體力工作，不需要復雜思考的重復性工作，可以通過專門設計的機器人取代工人，將人們從低級勞動中解放出來，既可以提高生產率，同時也可以提高生產質量。考慮到國外甚至是國內老齡化不斷加重的情況，一些服務機器人的應用也可以緩解勞動力不足的窘境。市面上現有的一些機器人不是結構復雜成本高就是靠輪子行走，對地面的平整度要求較高，滿足不了一般情況下的需求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種微步機器人，它對地面平整度要求不高，能夠跨越較低障礙物，并具有轉向特性。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種微步機器人，包括殼體、前進電機、行走機構和轉向機構，前進電機安裝在殼體上；所述行走機構包括齒輪傳動機構、切比雪夫連桿機構和足部，其中，齒輪傳動機構包括前后依次嚙合的前驅動齒輪、中間齒輪和后驅動齒輪，前進電機通過聯軸器與中間齒輪連接，前后驅動齒輪均具有齒輪軸，切比雪夫連桿機構安裝在殼體兩側，并且由上述齒輪軸驅動；所述足部安裝在切比雪夫連桿機構的下方；所述轉向機構包括驅動齒輪、轉向齒輪、推力球軸承、底座和舵機，驅動齒輪和轉向齒輪均為水平布置且相互嚙合，舵機與驅動齒輪的齒輪軸連接，并向驅動齒輪提供轉向動力，轉向齒輪的齒輪軸的下部連接推力球軸承，推力球軸承位于殼體下方的軸承座內，轉向齒輪的齒輪軸通過開口銷與底座連接。

進一步為了實現近似人類走動的運動軌跡，切比雪夫連桿機構由原動桿、從動桿、中間桿和延長中間桿，以及三個連桿組成，各桿件通過墊圈和連桿銷連接，由原動桿帶動其余桿件運動，以便作為機器人腿部實現近似人類正常走動時的運動軌跡，并能跨越較矮的障礙物。

進一步為了減小機器人行走時對地面的沖擊，所述行走機構還包括減震機構，減震機構位于切比雪夫連桿機構和足部之間，所述減震機構包括足部連接板和彈簧，足部連接板通過螺栓固定連接在切比雪夫連桿機構的下部，足部連接板通過彈簧與足部連接。

進一步為了增加穩定性，所述切比雪夫連桿機構共設置有四組，平均分布在殼體的兩側。

進一步，所述切比雪夫連桿機構的原動桿通過開口銷與前驅動齒輪或后驅動齒輪的齒輪軸固定實現同步轉動，從而帶動切比雪夫連桿機構的運動。

進一步，所述齒輪傳動機構與殼體配合處均設有深溝球軸承。

采用了上述技術方案，本發明的微步機器人利用切比雪夫連桿機構具有貼近人走路方式的運動軌跡，使本微步機器人前進更加平穩，并能跨越較矮的障礙物，對地面的平整度要求較低，適用范圍更加廣泛；本發明的齒輪傳動機構利用中間齒輪，從而使前后驅動齒輪的轉動方向一致化，使前后驅動齒輪同向等速轉動；本發明還在切比雪夫連桿機構與足部之間增設減震機構，以減小機器人行走時對地面的沖擊，起到減震的作用；本發明還具有轉向功能，并由舵機提供轉動動力，使殼體產生旋轉運動，從而達到改變方向的目的；本發明的微步機器人結構簡單，結構性能良好，成本低，操作方便、易驅動和控制，智能化、運動平穩性好，適合廣泛推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明的立體結構示意圖；

圖2為本發明的底部的局部放大圖；

圖3為本發明的行走機構的結構示意圖；

圖4為本發明的切比雪夫連桿機構的原理圖；

圖5為本發明的轉向機構的結構示意圖；

圖中，1、殼體，2、軸承端蓋，3、齒輪軸，4、原動桿，5、連桿，6、墊圈，7、連桿銷，8、足部連接板，9、開口銷，10、中間桿和延長中間桿，11、從動桿，12、前進電機，13、彈簧，14、足部，15、螺栓，16、推力球軸承，17、底座，18、舵機，19、后驅動齒輪，20、聯軸器，21、中間齒輪，22、前驅動齒輪，23、深溝球軸承，24、驅動齒輪，25、轉向齒輪。

具體實施方式

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1至圖5所示，一種微步機器人，包括殼體1、前進電機12、行走機構和轉向機構，轉向機構能夠實現機器人整體的轉動，改變前進的方向，前進電機12安裝在殼體1上；所述行走機構包括齒輪傳動機構、切比雪夫連桿機構和足部14；

其中，齒輪傳動機構包括前后依次嚙合的前驅動齒輪22、中間齒輪21和后驅動齒輪19，前進電機12通過聯軸器20與中間齒輪21連接，前進電機12通過聯軸器20傳遞到中間齒輪21，再由中間齒輪21將旋轉運動傳遞到前后驅動齒輪實現同向等速轉動；

前后驅動齒輪均具有齒輪軸3，該齒輪軸通過軸承安裝在殼體1上，軸承具有軸承端蓋2，切比雪夫連桿機構安裝在殼體1兩側，并且由上述齒輪軸驅動；所述足部14安裝在切比雪夫連桿機構的下方；

所述轉向機構包括驅動齒輪24、轉向齒輪25、推力球軸承16、底座17和舵機18，驅動齒輪24和轉向齒輪25均為水平布置且相互嚙合，舵機18與驅動齒輪24的齒輪軸連接，并向驅動齒輪24提供轉向動力，轉向齒輪25的齒輪軸的下部連接推力球軸承16，舵機18固定于殼體1上，推力球軸承16安裝在殼體1下方的軸承座內，轉向齒輪25的齒輪軸通過開口銷與底座17連接。

可選地，如圖1、圖3所示，切比雪夫連桿機構由原動桿4、從動桿11、中間桿和延長中間桿10，以及三個連桿5組成，各桿件通過墊圈6和連桿銷7連接，由原動桿4帶動其余桿件運動，以便作為機器人腿部實現近似人類正常走動時的運動軌跡，并能跨越較矮的障礙物。

具體來說，如圖1、圖3、圖4所示，切比雪夫連桿機構的三根連桿5與從動桿11、延長中間桿相連接組成平行四邊形結構，用來保持機器人腳面與地面的平行。

優選地，如圖1、圖3所示，所述行走機構還包括減震機構，減震機構位于切比雪夫連桿機構和足部14之間，所述減震機構包括足部連接板8和彈簧13，足部連接板8通過螺栓15固定連接在切比雪夫連桿機構的下部，足部連接板14通過彈簧13與足部14連接。

優選地，如圖1、圖3所示，所述切比雪夫連桿機構共設置有四組，平均分布在殼體1的兩側。

進一步，如圖3所示，所述切比雪夫連桿機構的原動桿4通過開口銷9與前驅動齒輪22或后驅動齒輪19的齒輪軸固定實現同步轉動，從而帶動切比雪夫連桿機構的運動。

進一步，如圖3所示，所述齒輪傳動機構與殼體1配合處均設有深溝球軸承23。

本發明的工作原理如下：

行走：如圖1、2、3所示，前進電機12通過聯軸器20將運動傳遞給中間齒輪21，從而帶動前驅動齒輪22和后驅動齒輪19的同向等速轉動；由于原動桿4是通過開口銷9與前后驅動齒輪的齒輪軸相連接的，所以前驅動齒輪22和后驅動齒輪19將轉動形式傳遞給原動桿4，并帶動從動桿11、中間桿10和連桿5運動，運動原理如圖4所示，圖中的虛線就是足部14的運動軌跡；由于本微步機器人具有四個足部同步運動，當足部14運動到與地面接觸時，即可平穩的帶動殼體1向前運動；當足部14運動到比底座17高的位置時，則由底座17支撐整個殼體1，切比雪夫連桿機構做一個近似水平的拉回動作，即完成一個機器人前進的循環。

轉向：如圖5所示，當微步機器人需要調整方向時，舵機18在足部14抬起的間隙帶動驅動齒輪24轉動，驅動齒輪24帶動轉向齒輪25轉動，由于舵機18固定在殼體1上，殼體1又坐落于推力球軸承16上，所以殼體1會產生旋轉運動，從而達到改變方向的目的。

本發明的微步機器人利用切比雪夫連桿機構具有貼近人走路方式的運動軌跡，使本微步機器人前進更加平穩，并能跨越較矮的障礙物，對地面的平整度要求較低，適用范圍更加廣泛；本發明的齒輪傳動機構利用中間齒輪21，從而使前后驅動齒輪的轉動方向一致化，使前后驅動齒輪同向等速轉動；本發明還在切比雪夫連桿機構與足部14之間增設減震機構，以減小機器人行走時對地面的沖擊，起到減震的作用；本發明還具有轉向功能，并由舵機18提供轉動動力，使殼體1產生旋轉運動，從而達到改變方向的目的；本發明的微步機器人結構簡單，結構性能良好，成本低，操作方便、易驅動和控制，智能化、運動平穩性好，適合廣泛推廣應用。

以上所述的具體實施例，對本發明解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。