本實用新型涉及機器人技術領域，特別涉及一種四足偵察機器人。

背景技術：

現有的輪式地面移動機器人對地形的適應能力較差，只適用于剛性或半剛性路面，容易發生打滑，傾翻等極端情況。現有的履帶式地面移動機器人運動速度慢，對臺階，較大塊狀障礙物難以跨越，且行體較大，噪音較大，隱蔽性差。總之，輪式和履帶式機器人在野外山地復雜地形，城市建筑環境下的越障能力差，機動性低，通過性差。

現有的四足機器人多為內燃機驅動，液壓系統傳動的負重型四足機器人，體積龐大，結構復雜，噪音較大，隱蔽性較差，不能在障礙物之間穿行，不適合用于偵察等任務對機器人形體要求較高的場合。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對軍事偵察，安保，災害救援等復雜地形和環境下設計的一種四足偵察機器人，該機器人采用舵機驅動，機械結構設計簡單、精巧，機械傳動設計高效、穩定。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種四足偵察機器人，包括機架、攝像頭及其調整機構和四條腿部；

所述的機架包括相對固定的上機架和下機架；

所述的攝像頭及其調整機構設置在上機架上；

所述的四條腿部結構相同，分別通過四個大腿傳動機構與下機架連接；每條腿部包括小腿及減震機構和大腿殼體，大腿殼體通過錐齒輪機構驅動小腿及減震機構擺動；每個大腿傳動機構包括大腿擺動機構和腿部側擺傳動機構，大腿擺動機構通過軸結構驅動大腿殼體擺動，腿部側擺傳動機構通過萬向節機構驅動大腿殼體的腿部側擺。

所述的大腿殼體由門形架、內側板、外側板、前擋板和后擋板組成，其中內側板和外側板分別設置在門形架兩側，內側板和外側板的下端與前擋板和后擋板連接。

所述的小腿及減震機構端部設置有小腿連接軸，小腿連接軸兩端通過第一滑動軸承安裝在內側板和外側板上；小腿連接軸上安裝有大錐齒輪；

大腿殼體內設置有小腿驅動舵機，小腿驅動舵機的軸上設置有小錐齒輪，大錐齒輪和小錐齒輪嚙合。

所述的小腿及減震機構包括橡膠足套、壓力傳感器、彈簧導桿和彈簧導套；圓柱形的壓力傳感器的兩端均設置有螺柱，一端螺柱連接彈簧導桿，另一端螺柱連接有橡膠足套；彈簧導桿上設有彈簧，彈簧導套設置在彈簧和彈簧導桿外部，彈簧導套上設置有條形槽，彈簧導桿上固定有擋銷，擋銷設置在條形槽內用于彈簧導桿和彈簧導套之間的連接和限位。

所述的大腿傳動機構包括大腿擺動驅動舵機、大腿側擺驅動舵機、萬向節、滑動軸承座和擺動架，大腿擺動驅動舵機軸端與萬向節一端連接；萬向節另一端連接有大腿連接軸，大腿連接軸與大腿殼體上部連接，構成大腿擺動機構；

所述的腿部側擺驅動舵機軸端連接擺動架的一端，擺動架另一端連接有擺動架支撐軸；擺動架支撐軸設置在滑動軸承座上的第二滑動軸承上，第二滑動軸承座固定在下機架上，構成腿部側擺傳動機構；大腿擺動架的中間孔內安裝有第三滑動軸承，萬向節的另一端設置在第三滑動軸承上，且大腿連接軸從大腿擺動架的中間孔伸出。

還包括殼體，所述的殼體由右殼體、左殼體和攝像頭視窗玻璃組成，右殼體和左殼體之間通過螺栓連接，攝像頭視窗玻璃嵌入到右殼體和左殼體之間；右殼體和左殼體通過螺釘安裝在上機架和下機架上。

還包括用于給機器人提供電能的蓄電池，蓄電池固定在下機架上。

所述的攝像頭及其調整機構由攝像頭、調整舵機和連接桿組成，攝像頭安裝在連接桿上，連接桿與設置在上機架上的調整舵機軸端連接。

所述的機器人采用外肘內膝式的拓撲結構，其結構前后方向對稱，左右方向也對稱。

本實用新型與現有技術相比有以下突出優點：

本實用新型的機器人采用舵機驅動，機械結構設計簡單，精巧。機械傳動設計高效，穩定。每條腿部具有三個自由度，分別為大腿擺動，大腿側擺，小腿擺動自由度。該四足機器人能夠適應各種復雜地形，能夠采用行走，小跑，奔跑，跳躍等多種步態。具有很強的越障能力和運動能力，且形體和噪音都比較小，通過性好，質量較輕，減震性好，防護性好，可靠性高。可廣泛用于軍事偵察、安保、探測、災難救援等諸多場合。

進一步，外肘內膝式的拓撲結構提高機器人的穩定性和可靠型。四足機器人的機械結構設計簡潔緊湊，運動靈活，機動性高，可靠性好，提高了四足機器人的運動能力和越障能力。

進一步，腿部減震機構能夠減緩運動沖擊；小腿傳動機構能夠減速增扭，提高運動精確性，避免驅動舵機懸臂布置，保護電機，同時減緩來自地面的沖擊；大腿部分采用殼體拼裝式結構，安裝簡單，工藝性好。

進一步，大腿擺動傳動和大腿側擺傳動采用一體式結構，同時實現大腿側擺和大腿擺動兩個方面的傳動，結構緊湊，占用空間小，并且實現兩個驅動舵機都與機架處于固定狀態，增強了機器人整機的穩定性和可靠性。

附圖說明

圖1為四足機器人的整機軸側圖；

圖2四足機器人的整機俯視圖；

圖3四足機器人的腿部結構圖；

圖4機器人的大腿傳動機構圖；

圖5為四足機器人的殼體圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的基本結構和工作原理進一步說明。

如圖1所示，本實用新型四足偵察機器人主要由機架、攝像頭及其調整機構3和四條腿部組成，每條腿部包括小腿及減震機構、小腿傳動機構及驅動舵機、大腿殼體、大腿傳動機構及其驅動舵機等組成。

四足機器人的機架采用鋁合金框架式結構，由上機架1和下機架2組成，上機架1和下機架2通過螺釘連接，機架上有各種安裝孔，分別用于安裝蓄電池，驅動舵機，機殼，安裝板等零部件。攝像頭及其驅動機構3通過螺栓螺母固定在上機架1上，上機架1通過螺栓螺母固定在下機架2上，蓄電池5通過螺栓螺母固定在下機架2上。如圖2所示，大腿傳動機構及其驅動舵機10、11、12、13通過螺栓螺母固定在上機架1和下機架2上，10、11、12、13的結構相同，安裝方向不同。如圖1所示，右前腿6、右后腿7、左后腿8、左前腿9通過蓋形螺帽分別安裝在大腿傳動機構10、11、12、13上。

所述的攝像頭及其調整機構3由廣角攝像頭，調整舵機，連接桿組成，攝像頭安裝在連接件上，連接桿上有六角形孔安裝在六角形舵機軸上，并用頂絲固定。

如圖2所示，四足機器人采用外肘內膝式的拓撲結構，這種結構在前后方向對稱，在左右方向也對稱。這種拓撲結構夠擬制軀干質心因關節控制誤差而在前進方向引起的抖動，提高機體的穩定性，腿部整體結構較為緊湊占用空間小，足部位于身體最前端有利于傳感器接觸和探測地面障礙物。機器人前后兩個方向都可以無差別運動。四足機器人的每條腿有三個自由度，分別為小腿擺動，大腿擺動，大腿側擺。每個自由度由一個舵機驅動實現。

如圖3所示為四足機器人左前腿部結構圖，大腿殼體由門形架A3和內側板A1、外側板A2通過螺釘連接而成，門型架A3連邊通過螺釘安裝內外側板A1、A2，前后擋板A4、A5通過螺釘安裝在內外側板上。前擋板A4和后擋板A5通過螺釘和內側板A1、外側板A2連接，A1、A2、A3、A4、A5共同組成大腿殼體。大腿殼體上的安裝孔用于安裝小腿滑動軸承，小腿驅動舵機，大腿連接軸等。小腿驅動舵機A6通過螺釘和門形A3連接，小錐齒輪A7安裝在小腿驅動舵機A6軸上，滑動軸承A10安裝在內外側板A1和A2上。

所述小腿及減震機構由橡膠足套A16、壓力傳感器A15、彈簧導桿A13、彈簧A12、彈簧導套A11、擋銷A14等組成。圓柱形壓力傳感器A15的兩端有螺柱，一端連接彈簧導桿A13，另一端連接橡膠足套A16。彈簧A12安裝在彈簧導套A11和彈簧導桿A13之間，彈簧導桿A13和彈簧導套A11之間通過擋銷A14連接和限位。

所述的小腿傳動機構及驅動舵機由一對小腿連接軸A9、大錐齒輪A8、滑動軸承A10、小腿驅動舵機A6組成。小腿連接軸A9上安裝有大錐齒輪A8和彈簧導套A11，小腿連接軸A9兩端安裝在滑動軸承A10內，小錐齒輪A7和驅動舵機A6軸連接，并用螺釘和軸端擋片固定。驅動舵機A6和滑動軸承A10安裝在大腿殼體上。

如圖4所示為機器人的大腿傳動機構圖，所述大腿傳動機構及其驅動舵機由大腿擺動驅動舵機B1、大腿側擺驅動舵機B2、十字軸萬向節B3、擺動架B7、滑動軸承B8、擺動架支撐軸B5、滑動軸承座B4、大腿連接軸B9等組成。其中大腿擺動舵機B1軸和十字軸萬向節B3一端的六角形孔連接，并用頂絲固定，萬向節B3的另一端連接大腿連接軸B9，共同組成大腿擺動傳動系，實現大腿的擺動功能。腿部側擺驅動舵機B2軸端連接擺動架B8的一端，擺動架B8另一端連接擺動架支撐軸B5，B4和B6分別為滑動軸承座和滑動軸承，共同組成側擺傳動系。B8為滑動軸承，安裝在大腿擺動架B7中間孔中，萬向節B3的另一端可以在滑動軸承B8內轉動，當側擺電機轉動時帶動擺動架B7上下擺動，實現側擺功能。

如圖5所示為四足機器人的殼體圖，所述的四足機器人殼體由左殼體C2，右殼體C1，攝像頭視窗玻璃C3三部分組成，右殼體C1和左殼體C2之間通過螺栓螺母連接，前視窗玻璃C3嵌在右殼體C1和左殼體C2之間。右殼體C1和左殼體C2通過螺釘安裝在上下機架1、2上。

本實用新型的工作原理和過程為：本四足機器人的四條腿部結構的各零部件基本相同，但裝配時各條腿部呈鏡像對稱；大腿擺動傳動與腿部側擺傳動的機構的零部件相同，安裝方向不同。以左前腿的動力傳遞為例對腿部的動力傳遞運動進行說明，當機器人直線行走時，大腿擺動舵機B1接受控制系統指令轉動一定的角度，動力經過萬向節B3和大腿連接軸B9傳遞到大腿殼體內側板A1上，從而帶動大腿擺動。小腿驅動舵機A6接受控制系統指令轉動一定角度，帶動軸端的小錐齒輪A7轉動，大錐齒輪A8和小錐齒輪A7嚙合，動力從小錐齒輪A7傳遞至大錐齒輪A8，大錐齒輪A8帶動小腿連接軸A9轉動，從而實現小腿的轉動功能。當機器人受到側方擾動要保持平衡時，或機器人腿部要進行側擺運動時，腿部側擺驅動舵機根據控制系統的指令轉動一定的角度，帶動與其連接的擺動架B8擺動，B8帶動其內安裝的萬向節B3一端擺動，從而帶動大腿連接軸B9和腿部實現側擺運動，由于萬向節B3具有變軸線傳遞動力的功能，所以在機器人腿部側擺時不會阻礙大腿擺動舵機B1的動力傳遞，即腿部在做側擺運動時不影響腿部的前后擺動。

四足機器人的四條腿部通過控制系統所給指令協調運動，可以實現行走，小跑，奔跑，跳躍，爬行等多種步態，腿部協調運動可以適應各種復雜地形和多障礙物環境，完成預定的偵察，安保，救援等各種任務。