三足多方位移动机器人

摘要

本发明公开了三足多方位移动机器人。该机器人包括：车架、第一足、第二足、第三足；其中第一足、第二足、第三足结构组成，零件形态，连接方式，运动特性完全相同；三足在车架上水平间隔120°布置，左腿板、右腿板垂直于车架。第一足、第二足、第三足分别通过连接板固定连接于车架。第一足基础结构为平面平行四边形四杆机构，左腿板相对为四杆机构中机架；并以同步轮、同步带结构消除运动过程中奇异位置影响。车架开有两组足安装孔，对应三足机器人两种安装形态，实现两种不同的移动策略；三足均由螺钉固定连接于车架。本发明使用相同组件实现了两种安装形态，并在每种形态下实现了机器人的多方位移动。

权利要求

1.三足多方位移动机器人，其特征在于：

包括：车架(A)、第一足(B)、第二足(C)、第三足(D)；三足在车架(A)上水平间隔120°布置，左腿板(B-4)、右腿板(B-10)垂直于车架(A)；

第一足(B)顶端有连接板(B-1)，连接板(B-1)固定连接于车架(A)；第二足(B)与车架(A)的连接方式和第三足(C)与车架(A)的连接方式均与此相同；

第一足基础结构为平行四边形四杆机构，左腿板(B-4)相对为四杆机构中机架；并安装有同步轮(B-2)、同步带(B-3)消除运动过程中奇异位置影响；

其中左腿板(B-4)一端固定有所述连接板(B-1)并有加强筋对所述连接板(B-1)加强支撑，中部安装两个轴承座，另一端布置足端(B-11)；右腿板(B-8)固定有电机，一个轴承座和足端(B-11)；上曲柄(B-6)一端固定有长轴(B-5)，另一端固定有电机法兰(B-7)；下曲柄(B-

10)一端固定有长轴(B-5)，另一端固定有短轴(B-9)；电机法兰(B-7)固定连接于电机轴，短轴(B-9)固定连接于右腿板(B-8)轴承座内圈，两长轴(B-5)分别固定连接于左腿板(B-4)两个轴承座内圈；两同步轮(B-2)固定连接于两个长轴；

其中电机法兰(B-7)通过定位顶丝固定连接于电机轴；

其中轴承座内圈均通过定位顶丝分别固定连接于两个长轴(B-5)和一个短轴(B-9)；

其中两同步轮(B-2)均通过定位顶丝固定连接于两个长轴(B-5)；

第一足(B)、第二足(C)、第三足(D)结构组成，零件形态，连接方式，运动特性完全相同。

2.根据权利要求1所述的三足多方位移动机器人，其特征在于：所述车架(A)开有Ⅰ组、Ⅱ组共两组足安装孔，对应三足机器人两种安装形态，实现两种不同的移动策略；三足均由螺钉固定连接于车架(A)。

说明书

三足多方位移动机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及三足机器人，尤其涉及三足多方位移动机器人及其实现各种移动方式的方法策略。

背景技术

[0002] 足式机器人为除轮式及履带式移动机器人外最为常见的地面移动机器人，这其中又以双足、四足和六足应用较为广泛。足式机器人相对轮式及履带式移动机器人具有更强大的地面适应能力和越障性能。但其中双足机器人由于足数较少以及四足、六足着地点较多均会造成稳定性欠缺。而三足机器人由于其只有三个着地点因此相对有更好的稳定性。

[0003] 中国专利公开号102975785A公开了“三足机器人”，它给出的三足机器人机身水平间隔120°固定三个摇杆支架，通过控制电机转速及转向实现机器人行走。

[0004] 中国专利公开号204452650U公开了“三足机器人”，它同样给出了一种水平间隔120°布置的三足机器人，每条腿由第一舵机“髋关节”、第二舵机“膝关节”、第三舵机“踝关节”构成，对机器人重心的移动实现三足机器人的行走、翻跟斗和倒立功能。

发明内容

[0005] 本发明要解决的问题是提供一种三足多方位移动机器人，该机器人能够在每种安装形态下，通过控制每足的运动方式实现机器人的多向移动。

[0006] 本发明的技术方案：

[0007] 本发明公开了三足多方位移动机器人，包括：车架、第一足、第二足、第三足；三足在车架上水平间隔120°布置，左腿板、右腿板垂直于车架；

[0008] 第一足顶端有连接板，连接板固定连接于车架；第二足与车架的连接方式和第三足与车架的连接方式均与此相同；

[0009] 第一足基础结构为平行四边形四杆机构，左腿板相对为四杆机构中机架；并安装有同步轮、同步带消除运动过程中奇异位置影响；

[0010] 其中左腿板一端固定有所述连接板并有加强筋对所述连接板加强支撑，中部安装两个轴承座，另一端布置足端；右腿板固定有电机，一个轴承座和足端；上曲柄一端固定有长轴，另一端固定有电机法兰；下曲柄一端固定有长轴，另一端固定有短轴；电机法兰固定连接于电机轴，短轴固定连接于右腿板轴承座内圈，两长轴分别固定连接于左腿板两个轴承座内圈；两同步轮固定连接于两个长轴；

[0011] 其中电机法兰通过定位顶丝固定连接于电机轴；

[0012] 其中轴承座内圈均通过定位顶丝分别固定连接于两个长轴和一个短轴；

[0013] 其中两同步轮均通过定位顶丝固定连接于两个长轴；

[0014] 第一足、第二足、第三足结构组成，零件形态，连接方式，运动特性完全相同。

[0015] 所述的三足多方位移动机器人，其特征在于：所述车架开有Ⅰ组、Ⅱ组共两组足安装孔，对应三足机器人两种安装形态，实现两种不同的移动策略；三足均由螺钉固定连接于车架。

[0016] 发明和已有技术相比具有的有益效果：

[0017] 本发明使用平面平行四边形作为三足机器人足的基本结构，使得本发明所提三足机器人移动过程具有较强的稳定性；同时在车架上开有两组安装孔，使得此三足机器人具有两种安装形态，且在每种安装形态下实现了机器人的多方位移动。

附图说明

[0018] 图1三足多方位移动机器人第一种安装形态整体三维图；

[0019] 图2第一足的三维图；

[0020] 图3车架的三维图；

[0021] 图4三足多方位移动机器人第二种安装形态整体三维图；

[0022] 图5第一种安装形态移动方向示意图；

[0023] 图6第二种安装形态移动方向示意图。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0025] 三足多方位移动机器人，该机器人在第一种安装形态下整体如图1所示，包括：车架A、第一足B、第二足C、第三足D；三足在车架A上水平间隔120°布置，左腿板B-4、右腿板B-10垂直于车架A。

[0026] 第一足B顶端有连接板B-1，连接板B-1固定连接于车架A；第二足B与车架A的连接方式和第三足C与车架A的连接方式均与此相同。

[0027] 如图2所示，第一足基础结构为平行四边形四杆机构，左腿板B-4相对为四杆机构中机架；并安装有同步轮B-2、同步带B-3消除运动过程中奇异位置影响。

[0028] 其中左腿板B-4一端固定有所述连接板B-1并有加强筋对所述连接板B-1加强支撑，中部安装两个轴承座，另一端布置足端B-11；右腿板B-8固定有电机，一个轴承座和足端B-11；上曲柄B-6一端固定有长轴B-5，另一端固定有电机法兰B-7；下曲柄B-10一端固定有长轴B-5，另一端固定有短轴B-9；电机法兰B-7固定连接于电机轴，短轴B-9固定连接于右腿板B-8轴承座内圈，两长轴B-5分别固定连接于左腿板B-4两个轴承座内圈；两同步轮B-2固定连接于两个长轴。

[0029] 其中电机法兰B-7通过定位顶丝固定连接于电机轴。

[0030] 其中轴承座内圈均通过定位顶丝分别固定连接于两个长轴B-5和一个短轴B-9。

[0031] 其中两同步轮B-2均通过定位顶丝固定连接于两个长轴B-5。

[0032] 第一足B、第二足C、第三足D结构组成，零件形态，连接方式，运动特性完全相同。

[0033] 所述的三足多方位移动机器人，其特征在于：所述车架A开有Ⅰ组、Ⅱ组共两组足安装孔，如图3所示，对应三足机器人两种安装形态，分别如图1、图4所示，并实现两种不同的移动策略；三足均由螺钉固定连接于车架A。

[0034] 电机整周回转，左腿板和右腿板足端交替着地，并产生平行于腿板的摩擦力，摩擦力方向由电机转向决定。

[0035] 当三足机器人处于第一种安装形态时，即如图1所示，设定在电机初始状态下，三足产生摩擦力方向如图5所示，改变电机转向可调整每足摩擦力方向。当摩擦力方向为f1、-f2、-f3时，可知三力产生的合力的方向为箭头1的方向，因此此时机器人的运动方向为箭头1所示方向；同理当摩擦力方向为-f1、f2、f3时，机器人的运动方向为箭头2的方向；当摩擦力方向为-f1、-f2、f3时，机器人的运动方向为箭头3的方向；当摩擦力方向为f1、f2、-f3时，机器人的运动方向为箭头4的方向；当摩擦力方向为-f1、f2、-f3时，机器人的运动方向为箭头5的方向；当摩擦力方向为f1、-f2、f3时，机器人的运动方向为箭头6的方向。

[0036] 当三足机器人处于第二种安装形态时，即如图4所示，设定在电机初始状态下，三足产生的摩擦力方向如图6所示，改变电机转向可调整每足摩擦力方向。当摩擦力方向为f1、-f2、f3＝0时，可知三力产生合力的方向为箭头4的方向，因此此时机器人的运动方向为箭头4所示方向；当摩擦力方向为-f1、f2、f3＝0时，机器人运动方向为箭头4所示方向；当摩擦力方向为-f1、f2＝0、f3时，机器人运动方向为箭头6所示方向；当摩擦力方向为f1＝0、-f2、f3时，机器人运动方向为箭头1所示方向；当摩擦力方向为f1＝0、f2、-f3时，机器人运动方向为箭头2所示方向；当摩擦力方向为f1、f2、f3时，机器人运动方向为箭头7所示方向，即机器人原地以箭头7方向旋转；当摩擦力方向为-f1、-f2、-f3时，机器人运动方向为箭头7所示方向，即机器人原地以箭头8方向旋转。