一种多关节爬行机器人 |
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| 申请号 | CN201710555159.3 | 申请日 | 2017-07-10 | 公开(公告)号 | CN107351938A | 公开(公告)日 | 2017-11-17 |
| 申请人 | 上海理工大学; | 发明人 | 宫赤坤; 张吉祥; 徐建强; 冯智颖; 陈汉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种多关节爬行 机器人 ，包括m个依次连接的爬行单元，m≥2，爬行单元包括 支架 、大腿关节铰支座、髋关节支座、侧摆支座、十字铰座、腿部机构以及液压驱动机构，大腿关节铰支座、髋关节支座、侧摆支座依次连接在支架上，十字铰座设置在大腿关节铰支座的近旁，腿部机构设置在支架的两侧，包括髋关节、大腿关节、小腿关节和球形脚，液压驱动机构用于驱动腿部机构进行摆动，包括大腿 液压缸 、髋关节液压缸和小腿液压缸，第1个至第m-1个爬行单元的支架后端设有躯体后转盘，第2个至第m个爬行单元的支架前端设有躯体前转盘，相邻两个爬行单元的躯体前转盘和躯体后转盘通过转动销上下连接，形成m-1个转动副。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多关节爬行机器人，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种多关节爬行机器人技术领域[0001] 本发明属于机器人领域，具体涉及一种多关节爬行机器人。 背景技术[0002] 近年来，随着科学技术的发展，机器人的发展也非常的迅速，应用也非常的广泛。爬行机器人作为机器人发展应用的一个学科，是机器人领域研究的热点之一，也越来越受到人们的重视，发展也越来越快。 [0003] 但是，现有技术中的爬行机器人大都受爬行单元的影响，会存在爬行机器人的左右摆动或者躯体转动不够灵活等问题，也可能无法满足某些使用要求，在满足使用要求的基础上会难免增加爬行机器人的复杂化程度，从而使得爬行机器人的生产成本增加。 发明内容[0004] 本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种多关节爬行机器人。 [0005] 本发明提供了一种多关节爬行机器人，包括：m个依次连接的爬行单元，m≥2，其中，爬行单元包括支架、大腿关节铰支座、髋关节支座、侧摆支座、十字铰座、腿部机构以及液压驱动机构，大腿关节铰支座、髋关节支座、侧摆支座依次连接在支架上，十字铰座设置在大腿关节铰支座的近旁，腿部机构设置在支架的两侧，包括髋关节、大腿关节、小腿关节和球形脚，大腿关节连接在大腿关节铰支座上，髋关节连接在髋关节支座上，髋关节、大腿关节和小腿关节依次连接，形成转动摆动副，液压驱动机构用于驱动腿部机构进行摆动，包括大腿液压缸、髋关节液压缸和小腿液压缸，大腿液压缸通过十字铰座连接于大腿关节铰支座上，髋关节液压缸与髋关节支座连接，小腿液压缸连接在小腿关节上，第1个至第m-1个爬行单元的支架后端设有躯体后转盘，第2个至第m个爬行单元的支架前端设有躯体前转盘，相邻两个爬行单元的躯体前转盘和躯体后转盘通过转动销上下连接，形成m-1个转动副。 [0006] 本发明提供的多关节爬行机器人，还包括：环形导向柱，设于躯体前转盘的两侧。 [0008] 本发明提供的多关节爬行机器人，还包括：防震弹簧，设于小腿关节与球形脚之间。 [0009] 本发明提供的多关节爬行机器人，还包括：控制单元，控制大腿液压缸、髋关节液压缸和小腿液压缸的伸缩量，从而控制腿部机构的摆动幅度。 [0010] 在本发明提供的多关节爬行机器人中，还可以具有这样的特征：其中，m＝6。 [0011] 发明的作用与效果 [0012] 根据本发明所涉及的多关节爬行机器人因为具有多个爬行单元，每个爬行单元通过转动副相连接，所以每个关节可以相互左右摆动，行走灵活；每个躯体关节设置有两个腿部机构，该腿部机构通过液压系统控制，稳定性能好。控制单元能够对液压驱动机构分别进行控制，使得能够对分别对腿部机构进行驱动，让行走步态协调从而使爬行机器人的行走精度更高。因此，本发明的多关节爬行机器人结构简单，稳定性好，精度高，可在探险探测，货物运载，科普教学、游乐园观赏等多种场合应用。附图说明 [0013] 图1是本发明的实施例中的整体结构示意图； [0014] 图2是本发明多的实施例中的整体结构俯视图； [0015] 图3是本发明的实施例中的爬行单元结构示意图； [0016] 图4是本发明的实施例中的躯体关节结构示意图； [0017] 图5是本发明的实施例中的腿部机构结构示意图； [0018] 图6是本发明的实施例中的髋关节结构示意图； [0019] 图7是本发明的实施例中的大腿关节结构示意图； [0020] 图8是本发明的实施例中的小腿关节结构示意图。 具体实施方式[0021] 为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。 [0022] 实施例： [0023] 图1是本发明的实施例中的整体结构示意图，图2是本发明多的实施例中的整体结构俯视图。 [0024] 如图1及图2所示，本实施例的一种多关节爬行机器人100，包括：m个依次连接的爬行单元1(m≥2)和控制单元(图中未示出)，本实施例中的m＝6。 [0025] 图3是本发明的实施例中的爬行单元结构示意图。 [0026] 如图3所示，爬行单元1包括支架2、大腿关节铰支座3、髋关节支座4、侧摆支座5、十字铰座6、腿部机构7以及液压驱动机构。 [0027] 图4是本发明的实施例中的躯体关节结构示意图。 [0028] 如图4所示，大腿关节铰支座3、髋关节支座4、侧摆支座5依次连接在支架2上构成了爬行单元1的躯体，十字铰座6设置在大腿关节铰支座3的近旁。 [0029] 图5是本发明的实施例中的腿部机构结构示意图，图6是本发明的实施例中的髋关节结构示意图，图7是本发明的实施例中的大腿关节结构示意图，图8是本发明的实施例中的小腿关节结构示意图。 [0030] 如图5、6、7及8所示，腿部机构7设置在支架2的两侧，包括髋关节8、大腿关节9、小腿关节10和球形脚20，大腿关节9连接在大腿关节铰支座3上，髋关节8连接在髋关节支座4上。 [0031] 本实施例中，髋关节8与大腿关节9之间、大腿关节9与小腿关节10之间的连接均为转动连接，该转动连接为单自由度连接。 [0032] 液压驱动机构用于驱动腿部机构7进行摆动，包括大腿液压缸11、髋关节液压缸12和小腿液压缸13，大腿液压缸11通过十字铰座6连接于大腿关节铰支座3上，髋关节液压缸12与髋关节支座4连接，小腿液压缸13连接在小腿关节10上。 [0033] 如图1及2所示，第1个至第5个爬行单元1的支架2后端设有躯体后转盘15，第2个至第6个爬行单元1的支架2前端设有躯体前转盘14，相邻两个爬行单元1的躯体前转盘14和躯体后转盘15通过转动销16上下连接。 [0034] 如图4所示，环形导向柱17设于躯体前转盘14的两侧。 [0035] 如图4所示，压缩弹簧18设于相邻两个爬行单元1之间，连接于躯体后转盘15的两侧。 [0036] 如图6所示，防震弹簧19设于小腿关节10与球形脚20之间。 [0037] 控制单元，控制大腿液压缸11、髋关节液压缸12和小腿液压缸13的伸缩量，从而控制腿部机构7的摆动幅度。 [0038] 本实施例中为六个爬行单元1，但是如果有需要可以增加，通过转动销16将躯体前转盘14和躯体后转盘15上下连接，即可使增加的爬行单元与原有的爬行单元1相连接。 [0039] 本实施例多关节爬行机器人的工作过程如下： [0040] 由本实施例的多关节爬行机器人100中，髋关节8、大腿关节9和小腿关节10依次连接形成转动摆动副。液压驱动机构驱动该转动摆动副，使腿部机构7运动，从而驱动爬行单元1移动。相邻两个爬行单元1的躯体前转盘14和躯体后转盘15上下配合形成的转动副可以在移动过程中转动，进而使爬行单元1之间能够更灵活地运动。在爬行机器人运动时，腿部机构7的摆动幅度通过控制单元控制各个关节的液压缸的的伸缩量，从而协调各个腿部机构7的行走步态。 [0041] 实施例的作用与效果 [0042] 本实施例的多关节爬行机器人因为具有多个爬行单元，每个爬行单元通过转动副相连接，所以每个关节可以相互左右摆动，行走灵活；每个躯体关节设置有两个腿部机构，该腿部机构通过液压系统控制，稳定性能好。控制单元能够对液压驱动机构分别进行控制，使得能够对分别对腿部机构进行驱动，让行走步态协调从而使爬行机器人的行走精度更高。因此，本发明的多关节爬行机器人结构简单，稳定性好，精度高，可在探险探测，货物运载，科普教学、游乐园观赏等多种场合应用。另外通过转动销16将躯体前转盘14和躯体后转盘15上下连接就可以增加或减少爬行单元数量，设置方便、通用性强。 [0043] 本实施例的多关节爬行机器人还设置有压缩弹簧，能够防止相邻两个爬行单元之间相互碰撞。 [0044] 本实施例的多关节爬行机器人还设置有防震弹簧，能够很好的减轻该多关节爬行机器人在爬行时产生的震动，使其运动平稳。 [0045] 上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。 |
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