腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及足式機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大部分的機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式都是輪式或者履帶式的，在普通路面及稍顯復(fù)雜的地形，輪式及履帶驅(qū)動(dòng)方式擁有很大適應(yīng)性，優(yōu)勢(shì)明顯，但是當(dāng)?shù)匦胃訌?fù)雜時(shí)，比如丘陵山地樹(shù)林，輪式和履帶式的驅(qū)動(dòng)方式，就有很大的局限性。
[0003]而目前大部分的足式機(jī)器人的腿部各關(guān)節(jié)處都設(shè)置有動(dòng)力源，整個(gè)機(jī)構(gòu)笨重，行動(dòng)緩慢，很難在復(fù)雜地形上行走。
[0004]因此設(shè)計(jì)一種能適應(yīng)復(fù)雜地形，動(dòng)作迅速，以解決此地形環(huán)境下的運(yùn)輸難題的機(jī)器人，成為亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決復(fù)雜地形環(huán)境中的物資運(yùn)輸難題，在這種地形環(huán)境中，輪式和履帶式的機(jī)器人并不能很好適應(yīng)，而人力的運(yùn)輸能力有限，效率不高，其他的足式機(jī)器人笨重、運(yùn)動(dòng)緩慢，并不適合作為運(yùn)輸使用。本發(fā)明腿式機(jī)器人的腿部結(jié)構(gòu)，能很好的適用各種復(fù)雜地形，使機(jī)器人擁有出色的運(yùn)載能力。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:一種腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，包括支撐機(jī)構(gòu)和拉桿機(jī)構(gòu)，所述支撐機(jī)構(gòu)包括上腿支撐件、中腿支撐件和下腿支撐件，所述拉桿機(jī)構(gòu)包括上拉桿和下拉桿；下腿支撐件與中腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；中腿支撐件與上腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿的一端與上腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿的另一端與下腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿、上腿支撐件、下腿支撐件、中腿支撐件構(gòu)成一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)；上拉桿與中腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述下腿支撐件與中腿支撐件通過(guò)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述中腿支撐件與上腿支撐件通過(guò)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述關(guān)節(jié)由支撐件軸和支撐件軸承成組成。
[0008]進(jìn)一步地，所述下拉桿的一端與上腿支撐件通過(guò)拉桿軸承、拉桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述下拉桿的另一端與下腿支撐件通過(guò)拉桿軸承、拉桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述上拉桿與中腿支撐件通過(guò)拉桿軸承、拉桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述下腿支撐件的末端安裝有至少一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。
[0010]進(jìn)一步地，所述微動(dòng)開(kāi)關(guān)的墊塊位于下腿支撐件末端的外周。
[0011]進(jìn)一步地，所述微動(dòng)開(kāi)關(guān)的墊塊位于下腿支撐件的末端底部外側(cè)和/或下腿支撐件的末端前部外側(cè)。
[0012]進(jìn)一步地，所述位于下腿支撐件的末端底部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)共用一個(gè)墊塊。
[0013]進(jìn)一步地，所述下腿支撐件的末端包覆一腳墊，所述腳墊為軟性彈性材料制成。
[0014]進(jìn)一步地，所述軟性彈性材料為聚氨酯、硅橡膠、軟尼龍。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力都由髖關(guān)節(jié)提供，膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)不含有動(dòng)力源，整個(gè)腿部結(jié)構(gòu)輕巧，能獲得很高的運(yùn)動(dòng)速度；連桿機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化整個(gè)腿部的控制。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的總裝圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的總裝圖2 ;
[0018]圖3為本發(fā)明的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的總裝圖3(不同狀態(tài));
[0019]圖4為本發(fā)明的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)的放大圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸發(fā)示意圖1 ;
[0021]圖6為本發(fā)明的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸發(fā)示意圖2 ;
[0022]圖中:上拉桿1、拉桿軸承2、拉桿軸3、支撐件軸承4、支撐件軸5、上腿支撐件6、下拉桿7、中腿支撐件8、下腿支撐件9、聚氨酯腳墊10、微動(dòng)開(kāi)關(guān)11、第一微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-1、第二微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-2、第三微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-3、第一墊塊12、第三墊塊13、第二墊塊14、微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸端15ο
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0024]如附圖1、附圖3所示，本發(fā)明的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)包括支撐機(jī)構(gòu)和拉桿機(jī)構(gòu)，所述支撐機(jī)構(gòu)包括上腿支撐件6、中腿支撐件8、下腿支撐件9和用于構(gòu)成關(guān)節(jié)的連接部件，所述拉桿機(jī)構(gòu)包括上拉桿1、下拉桿7和拉桿軸承2、拉桿軸3。所述支撐機(jī)構(gòu)用來(lái)支撐整個(gè)機(jī)器人的重量，并產(chǎn)生推力；所述拉桿機(jī)構(gòu)用來(lái)調(diào)整支撐機(jī)構(gòu)的角度，并能穩(wěn)定整個(gè)機(jī)器人。
[0025]所述下腿支撐件9與中腿支撐件8通過(guò)支撐件軸承4與支撐件軸5轉(zhuǎn)動(dòng)連接，構(gòu)成一個(gè)踝關(guān)節(jié)；中腿支撐件8與上腿支撐件6通過(guò)支撐件軸承4與支撐件軸5轉(zhuǎn)動(dòng)連接，構(gòu)成一個(gè)膝關(guān)節(jié)；下拉桿7的一端通過(guò)拉桿軸承2、拉桿軸3，與上腿支撐件6轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿7的另一端通過(guò)拉桿軸承2、拉桿軸3，與下腿支撐件9轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿7、上腿支撐件6、下腿支撐件9、中腿支撐件8構(gòu)成一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)；上拉桿I通過(guò)拉桿軸承2、拉桿軸3，與中腿支撐件8轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與腿式機(jī)器人本體的髖關(guān)節(jié)電機(jī)中的減速齒輪連接。
[0026]所述支撐機(jī)構(gòu)用來(lái)支撐整個(gè)機(jī)器人的重量，并產(chǎn)生推力；所述兩個(gè)拉桿機(jī)構(gòu)用來(lái)調(diào)整支撐機(jī)構(gòu)的角度，并能穩(wěn)定整個(gè)機(jī)器人。
[0027]當(dāng)髖關(guān)節(jié)齒輪拉動(dòng)上拉桿I時(shí)，上拉桿I帶動(dòng)中腿支撐件8運(yùn)動(dòng)，由平行四邊形的特征可知，下腿支撐件9將產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。對(duì)比附圖1，附圖3所示，中腿支撐件8、下腿支撐件9產(chǎn)生一個(gè)擺動(dòng)。此結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使整個(gè)腿部結(jié)構(gòu)不需要?jiǎng)恿υ?，所有?dòng)力都由髖關(guān)節(jié)電機(jī)提供，通過(guò)控制髖關(guān)節(jié)電機(jī)，可以控制整個(gè)腿的運(yùn)動(dòng)。
[0028]如附圖1、附圖2所示，下腿支撐件9的末端安裝有至少一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)11，所述微動(dòng)開(kāi)關(guān)11包括一墊塊，所述墊塊位于下腿支撐件9末端的外周，如圖4所示，本實(shí)施例中下腿支撐件9的末端安裝有三個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān):第一微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-1、第二微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-2、第三微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-3 ;第一微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-1的第一墊塊12、第二微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-2的第二墊塊14位于下腿支撐件9末端底部外側(cè)，第三微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-3的第三墊塊13位于下腿支撐件9末端前部外偵U，圖4所示第三傳感器墊塊13的一端為與第三微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-3的連接端，另一端與第三微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-3的觸端15有一定距離，墊塊受擠壓時(shí)，碰觸觸端，觸發(fā)微動(dòng)開(kāi)關(guān)使微動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生信號(hào)。多個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)的分布設(shè)置增加了微動(dòng)開(kāi)關(guān)的觸發(fā)范圍，下腿支撐件9的末端底部任一側(cè)接觸地面都將產(chǎn)生信號(hào)。本發(fā)明中，第一微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-1與第二微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-2可共用一個(gè)墊塊。
[0029]在下腿支撐件9的末端包覆聚氨酯腳墊10，在與地面接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生形變；聚氨酯腳墊10在足底與地面接觸時(shí)起緩沖減震，并保護(hù)微動(dòng)開(kāi)關(guān)11不被損壞。高速擺動(dòng)的腿部結(jié)構(gòu)與地面接觸的瞬間，是一個(gè)速度突變的過(guò)程，將產(chǎn)生極大的沖擊，可蠕變的聚氨酯腳墊10在此過(guò)程中會(huì)吸收部分沖擊產(chǎn)生的能量，降低沖擊力，不僅保護(hù)了足底的微動(dòng)開(kāi)關(guān)11免受損壞，也極大降低了整個(gè)系統(tǒng)瞬間承受的力。所述腳墊還可以使用硅橡膠、軟尼龍等軟性彈性材料。
[0030]變形后的聚氨酯腳墊10將擠壓第一墊塊12、第二墊塊14或者第三墊塊13，使其移動(dòng)并觸發(fā)微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-1、11-2、11-3，產(chǎn)生接觸信號(hào)。
[0031]如附圖4、附圖5、附圖6所示:本實(shí)施例中，整個(gè)腿部結(jié)構(gòu)處于附圖6狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)，聚氨酯腳墊10受擠壓形變，位于下腿支撐件9底部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-1、11-2的第一墊塊12、第二墊塊14受擠壓，觸發(fā)微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-1、11-2，運(yùn)動(dòng)到如附圖5狀態(tài)時(shí)，位于下腿支撐件9前部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-3的第三墊塊13受擠壓，觸發(fā)微動(dòng)開(kāi)關(guān)11-3，本實(shí)施例的腿部結(jié)構(gòu)始終有一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)墊塊受到變形的聚氨酯腳墊10的擠壓，產(chǎn)生觸地信號(hào)，機(jī)器人本體可根據(jù)接收到該信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的操作。足底傳感器機(jī)構(gòu)，用以檢測(cè)支撐機(jī)構(gòu)是否與地面接觸或與障礙物接觸。
[0032]本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，這樣的改變不認(rèn)為脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對(duì)所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括支撐機(jī)構(gòu)和拉桿機(jī)構(gòu)，所述支撐機(jī)構(gòu)包括上腿支撐件、中腿支撐件和下腿支撐件，所述拉桿機(jī)構(gòu)包括上拉桿和下拉桿；下腿支撐件與中腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；中腿支撐件與上腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿的一端與上腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿的另一端與下腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿、上腿支撐件、下腿支撐件、中腿支撐件構(gòu)成一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)；上拉桿與中腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接。2.如權(quán)利要求1所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下腿支撐件與中腿支撐件通過(guò)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述中腿支撐件與上腿支撐件通過(guò)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述關(guān)節(jié)由支撐件軸和支撐件軸承成組成。3.如權(quán)利要求1所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下拉桿的一端與上腿支撐件通過(guò)拉桿軸承、拉桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述下拉桿的另一端與下腿支撐件通過(guò)拉桿軸承、拉桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述上拉桿與中腿支撐件通過(guò)拉桿軸承、拉桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。4.如權(quán)利要求1所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下腿支撐件的末端安裝有至少一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。5.如權(quán)利要求4所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微動(dòng)開(kāi)關(guān)的墊塊位于下腿支撐件末端的外周。6.如權(quán)利要求5所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述微動(dòng)開(kāi)關(guān)的墊塊位于下腿支撐件的末端底部外側(cè)和/或下腿支撐件的末端前部外側(cè)。7.如權(quán)利要求6所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述位于下腿支撐件的末端底部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)共用一個(gè)墊塊。8.如權(quán)利要求1所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述下腿支撐件的末端包覆一腳墊，所述腳墊為軟性彈性材料制成。9.如權(quán)利要求1所述的腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性彈性材料為聚氨酯、硅橡膠、軟尼龍。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種腿式機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，包括支撐機(jī)構(gòu)和拉桿機(jī)構(gòu)，所述支撐機(jī)構(gòu)包括上腿支撐件、中腿支撐件和下腿支撐件，所述拉桿機(jī)構(gòu)包括上拉桿和下拉桿；下腿支撐件與中腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；中腿支撐件與上腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿的一端與上腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿的另一端與下腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接；下拉桿、上腿支撐件、下腿支撐件、中腿支撐件構(gòu)成一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)；上拉桿一端與中腿支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端與腿式機(jī)器人本體的髖關(guān)節(jié)電機(jī)中的減速齒輪連接。本發(fā)明整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力都由髖關(guān)節(jié)提供，膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)不含有動(dòng)力源，整個(gè)腿部結(jié)構(gòu)輕巧，能獲得很高的運(yùn)動(dòng)速度；連桿機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化整個(gè)腿部的控制。
【IPC分類】B62D57/032
【公開(kāi)號(hào)】CN105216903
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510648107
【發(fā)明人】范楊濤
【申請(qǐng)人】杭州南江機(jī)器人股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日