多足行走机器人

摘要

本发明公开了一种多足行走机器人，包括：支撑板；多个行走装置，多个行走装置设在支撑板上，每个行走装置均具有两个间隔开的行走足，同一行走装置的两个行走足被构造成交替行进：行走动力装置，行走动力装置与多个行走装置相连，以驱动多个行走装置的两个行走足行进；转向动力装置，转向动力装置与多个行走装置相连，以驱动多个行走装置同步转向且分别绕两个行走足中的一个转动，从而实现机器人的原地转向；负载平台，负载平台可转动地设在支撑板上，负载平台用于承载负载。本发明能够模拟仿真人的行走方式，具有优异的爬坡能力和越障能力，为高精度定位行走打下可靠的物理基础，并具有灵活的转向操作。

权利要求

1.一种多足行走机器人，其特征在于，包括：支撑板；

多个行走装置，多个所述行走装置设在所述支撑板上，每个所述行走装置均具有两个间隔开的行走足，同一所述行走装置的两个所述行走足被构造成交替行进，其中，每个所述行走装置均包括：

机架，所述机架具有相互垂直的第一方向和第二方向；

两个传动组件，两个所述行走足对应两个所述传动组件设置，每个所述行走足滑动配合在对应的所述传动组件上，其中，两个所述传动组件可使两个所述行走足在第一方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，且两个所述传动组件可使两个所述行走足在第二方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，以实现同一所述行走装置的两个所述行走足交替行进；

行走动力装置，所述行走动力装置与多个所述行走装置相连，以驱动多个所述行走装置的两个所述行走足行进；

转向动力装置，所述转向动力装置与多个所述行走装置相连，以驱动多个所述行走装置同步转向且分别绕两个所述行走足中的一个转动，从而实现机器人的原地转向；

负载平台，所述负载平台可转动地设在所述支撑板上，所述负载平台用于承载负载。

2.根据权利要求1所述的多足行走机器人，其特征在于，每个所述行走装置还包括：第一驱动件，所述第一驱动件设在所述机架上；

第二驱动件，所述第二驱动件设在所述机架上，且所述第二驱动件与所述第一驱动件联动运动；

其中，每个所述传动组件均包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨沿第二方向延伸，所述第一导轨与所述第一驱动件相连以沿第一方向往复移动，所述第二导轨沿第一方向延伸，所述第二导轨与所述第二驱动件相连以沿第二方向往复移动；其中，每个所述行走足滑动配合在对应所述传动组件的所述第一导轨和所述第二导轨上；其中，所述第一驱动件构造成驱动两个所述行走足在第一方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，所述第二驱动件构造成驱动两个所述行走足在第二方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，以实现同一所述行走装置的两个所述行走足交替行进。

3.根据权利要求2所述的多足行走机器人，其特征在于，所述第一驱动件为具有第一凸轮槽的第一圆柱凸轮，所述第一圆柱凸轮的旋转轴线沿第一方向设置，两个所述第一导轨均与所述第一凸轮槽相配合；

所述第二驱动件为具有第二凸轮槽的第二圆柱凸轮，所述第二圆柱凸轮的旋转轴线沿第二方向设置，两个所述第二导轨均与所述第二凸轮槽相配合。

4.根据权利要求3所述的多足行走机器人，其特征在于，所述第一圆柱凸轮沿上下方向延伸以控制两个所述行走足的升降，两个所述第一导轨均与所述第一凸轮槽的配合点相距180度圆心角；

所述第二圆柱凸轮沿前后方向延伸以控制两个所述行走足的进退，两个所述第二导轨均与所述第二凸轮槽的配合点相距180度圆心角；其中，所述第一凸轮槽上具有依次连接的推程段、远休止段、回程段、近休止段，所述近休止段的另一端连接所述推程段，所述第二凸轮槽上具有首尾相连的前行段和后退段；

同一所述传动组件中，所述第一导轨配合在所述推程段、所述远休止段、所述回程段时，所述第二导轨配合在所述前行段上，所述第一导轨配合在所述近休止段时，所述第二导轨配合在所述后退段上。

5.根据权利要求3所述的多足行走机器人，其特征在于，两个所述第一导轨上均设有第一跟踪轴，两个所述第一跟踪轴均配合在所述第一凸轮槽内；

两个所述第二导轨上均设有第二跟踪轴，两个所述第二跟踪轴均配合在所述第二凸轮槽内；

两个所述行走足上均设有第一滑块和第二滑块，所述第一滑块配合在所述第一导轨上且可沿所述第二方向滑动，所述第二滑块配合在所述第二导轨上且可沿所述第一方向滑动。

6.根据权利要求2所述的多足行走机器人，其特征在于，所述行走动力装置包括：多个行走驱动杆，多个所述行走驱动杆与多个所述行走装置的所述第二驱动件一一对应相连；

动力传输连杆，所述动力传输连杆与多个所述行走驱动杆可枢转地相连；

行走电机，所述行走电机设在所述支撑板上，所述行走电机的电机轴连接有第一转杆，所述第一转杆与所述动力传输连杆可枢转地相连，所述第一转杆与多个所述行走驱动杆的长度相等；其中，所述行走电机的电机轴带动所述第一转杆转动，通过所述动力传输连杆带动多个所述行走驱动杆同步转动，以带动多个所述第二驱动件同步转动。

7.根据权利要求6所述的多足行走机器人，其特征在于，所述行走电机为一个或者多个，当所述行走电机为多个时，多个所述行走电机的所述第一转杆长度相等。

8.根据权利要求6所述的多足行走机器人，其特征在于，所述转向动力装置包括：多个转向驱动件，多个所述转向驱动件与多个所述行走装置的机架一一对应相连；

转向联动杆，所述转向联动杆与多个所述转向驱动件可枢转地相连；

转向电机，所述转向电机设在所述支撑板上，所述转向电机的电机轴连接有第二转杆，所述第二转杆与所述转向联动杆可枢转地相连，所述第二转杆与多个所述转向驱动件的长度相等；其中，所述转向电机的电机轴带动所述第二转杆转动，通过所述转向联动杆带动多个所述转向驱动件同步转动，以带动多个所述机架同步转动。

9.根据权利要求8所述的多足行走机器人，其特征在于，在垂直于所述第一方向的投影面上，

一个所述行走足沿所述第二方向与所述第一驱动件的中心距为X1，在与所述第二方向相垂直的方向上，该行走足与所述第二驱动件的中心距为h1，此时多足行走机器人的转向半径为：  ；

另一个所述行走足沿所述第二方向与所述第一驱动件的中心距为X2，在与所述第二方向相垂直的方向上，该行走足与所述第二驱动件的中心距为h2，此时多足行走机器人的转向半径为：  。

10.根据权利要求8所述的多足行走机器人，其特征在于，所述负载平台位于所述支撑板的上方且与所述支撑板之间设有旋转电机，所述旋转电机的一端设在负载平台上且另一端设在所述支撑板上。

11.根据权利要求10所述的多足行走机器人，其特征在于，所述负载平台的靠近支撑板的一侧设有环形的导轨，所述导轨上沿周向配合有多个设在所述支撑板上的第三滑块。

12.根据权利要求10所述的多足行走机器人，其特征在于，所述行走装置为三组，其中，所述行走电机、所述转向电机、所述旋转电机相互错开设置。

说明书

多足行走机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种多足行走机器人。

背景技术

[0002] 目前，机器人的底盘和舵轮行走底盘的结构传统且单一，导致机器人普遍存在定位精度不高，转弯角度大，爬坡能力不足，越障能力较差等问题，给机器人的实际应用带来
了困难。

发明内容

[0003] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多足行走机器人，以解决机器人转弯角度大，爬坡能力不足，越障能力差的问题。

[0004] 根据本发明实施例的一种多足行走机器人，包括：支撑板；多个行走装置，多个所述行走装置设在所述支撑板上，每个所述行走装置均具有两个间隔开的行走足，同一所述
行走装置的两个所述行走足被构造成交替行进，两个所述行走足中始终保持一所述行走足
着地且另一所述行走足抬起：行走动力装置，所述行走动力装置与多个所述行走装置相连，
以驱动多个所述行走装置的两个所述行走足行进；转向动力装置，所述转向动力装置与多
个所述行走装置相连，以驱动多个所述行走装置同步转向且分别绕两个所述行走足中的一
个转动，从而实现机器人的原地转向；负载平台，所述负载平台可转动地设在所述支撑板
上，所述负载平台用于承载负载。

[0005] 根据本发明实施例的多足行走机器人，通过行走装置能够模拟仿真人的行走方式，实现一个行走足着地另一个行走足抬起，从而带动多足行走机器人移动，具有优异的爬
坡能力和越障能力。行走足与地面的接触面积比轮式行走的接触面积大，不易打滑，可以为
高精度定位行走打下可靠的物理基础。而且通过设置转向动力装置能够带来更为灵活的转
向操作，使得机器人转向更简单、更方便。

[0006] 在一些实施例中，每个所述行走装置均包括：机架，所述机架具有相互垂直的第一方向和第二方向；第一驱动件，所述第一驱动件设在所述机架上；第二驱动件，所述第二驱
动件设在所述机架上，且所述第二驱动件与所述第一驱动件联动运动；两个传动组件，每个
所述传动组件均包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨沿第二方向延伸，所述第一导轨
与所述第一驱动件相连以沿第一方向往复移动，所述第二导轨沿第一方向延伸，所述第二
导轨与所述第二驱动件相连以沿第二方向往复移动；其中，两个所述行走足对应两个所述
传动组件设置，每个所述行走足滑动配合在对应所述传动组件的所述第一导轨和所述第二
导轨上；所述第一驱动件构造成驱动两个所述行走足在第一方向上的运动轨迹相同、运动
周期相错开，所述第二驱动件构造成驱动两个所述行走足在第二方向上的运动轨迹相同、
运动周期相错开，以实现同一所述行走装置的两个所述行走足交替行进。

[0007] 在一些实施例中，所述第一驱动件为具有第一凸轮槽的第一圆柱凸轮，所述第一圆柱凸轮的旋转轴线沿第一方向设置，两个所述第一导轨均与所述第一凸轮槽相配合；所
述第二驱动件为具有第二凸轮槽的第二圆柱凸轮，所述第二圆柱凸轮的旋转轴线沿第二方
向设置，两个所述第二导轨均与所述第二凸轮槽相配合。

[0008] 优选的，所述第一圆柱凸轮沿上下方向延伸以控制两个所述行走足的升降，两个所述第一导轨均与所述第一凸轮槽的配合点相距180度圆心角，所述第二圆柱凸轮沿前后
方向延伸以控制两个所述行走足的进退，两个所述第二导轨均与所述第二凸轮槽的配合点
相距180度圆心角；其中，所述第一凸轮槽上具有依次连接的推程段、远休止段、回程段、近
休止段，所述近休止段的另一端连接所述推程段；所述第二凸轮槽上具有首尾相连的前行
段和后退段；同一所述传动组件中，所述第一导轨配合在所述推程段、所述远休止段、所述
回程段时，所述第二导轨配合在所述前行段上，所述第一导轨配合在所述近休止段时，所述
第二导轨配合在所述后退段上。

[0009] 优选的，两个所述第一导轨上均设有第一跟踪轴，两个所述第一跟踪轴均配合在所述第一凸轮槽内；两个所述第二导轨上均设有第二跟踪轴，两个所述第二跟踪轴均配合
在所述第二凸轮槽内；两个所述行走足上均设有第一滑块和第二滑块，所述第一滑块配合
在所述第一导轨上且可沿所述第二方向滑动，所述第二滑块配合在所述第二导轨上且可沿
所述第一方向滑动。

[0010] 在一些实施例中，所述行走动力装置包括：多个行走驱动杆，多个所述行走驱动杆与多个所述行走装置的所述第二驱动件一一对应相连；动力传输连杆，所述动力传输连杆
与多个所述行走驱动杆可枢转地相连；行走电机，所述行走电机设在所述支撑板上，所述行
走电机的电机轴连接有第一转杆，所述第一转杆与所述动力传输连杆可枢转地相连，所述
第一转杆与多个所述行走驱动杆的长度相等；其中，所述行走电机的电机轴带动所述第一
转杆转动，通过所述动力传输连杆带动多个所述行走驱动杆同步转动，以带动多个所述第
二驱动件同步转动。

[0011] 优选的，所述行走电机为一个或者多个，当所述行走电机为多个时，多个所述行走电机的所述第一转杆长度相等。

[0012] 在一些实施例中，所述转向动力装置包括：多个转向驱动件，多个所述转向驱动件与多个所述行走装置的所述机架一一对应相连；转向联动杆，所述转向联动杆与多个所述
转向驱动件可枢转地相连；转向电机，所述转向电机设在所述支撑板上，所述转向电机的电
机轴连接有第二转杆，所述第二转杆与所述转向联动杆可枢转地相连，所述第二转杆与多
个所述转向驱动件的长度相等；其中，所述转向电机的电机轴带动所述第二转杆转动，通过
所述转向联动杆带动多个所述转向驱动件同步转动，以带动多个所述机架同步转动。

[0013] 优选的，在垂直于所述第一方向的投影面上，一个所述行走足沿所述第二方向与所述第一驱动件的中心距为X1，在与所述第二方向相垂直的方向上，该行走足与所述第二
驱动件的中心距为h1，此时多足行走机器人的转向半径为： 另一个所述行走
足沿所述第二方向与所述第一驱动件的中心距为X2，在与所述第二方向相垂直的方向上，
该行走足与所述第二驱动件的中心距为h2，此时多足行走机器人的转向半径为：

[0014] 在一些实施例中，负载平台所述负载平台位于所述支撑板的上方且与所述支撑板之间设有旋转电机，所述旋转电机的一端设在负载平台上且另一端设在所述支撑板上。

[0015] 优选的，所述负载平台的靠近支撑板的一侧设有环形的导轨，所述导轨上沿周向配合有多个设在所述支撑板上的第三滑块。

[0016] 在一些实施例中，所述行走装置为三组，其中所述行走电机、所述转向电机、所述旋转电机相互错开设置。

[0017] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0018] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0019] 图1为本发明实施例中多足行走机器人的立体结构示意图；

[0020] 图2为本发明实施例中行走装置的结构示意图一；

[0021] 图3为本发明实施例中行走装置的结构示意图二；

[0022] 图4为本发明实施例中第一驱动件、第二驱动件以及直角齿轮箱配合的结构示意图；

[0023] 图5为本发明实施例中第一驱动件的结构示意图；

[0024] 图6为本发明实施例中第二驱动件的结构示意图；

[0025] 图7为本发明实施例中以机架为参考系，两个行走足的运动轨迹示意图；

[0026] 图8为本发明实施例中以地面为参考系，右侧的行走足的运动轨迹示意图；

[0027] 图9为本发明实施例中以地面为参考系，左侧的行走足的运动轨迹示意图；

[0028] 图10为本发明实施例中去除顶部负载平台后的结构示意图；

[0029] 图11为本发明实施例中行走装置的仰视图；

[0030] 图12为本发明实施例中多足行走机器人的局部结构示意图。

[0031] 附图标记：

[0032] 多足行走机器人100、

[0033] 支撑板10、

[0034] 行走装置20、

[0035] 机架21、保护罩211、避让槽211a、

[0036] 第一驱动件22、第一凸轮槽221、推程段2211、远休止段2212、回程段2213、近休止段2214、

[0037] 第二驱动件23、第二凸轮槽231、前行段2311、后退段2312、

[0038] 传动组件24、第一导轨241、第一跟踪轴2411、第二导轨242、第二跟踪轴2421、

[0039] 行走足25、第一滑块251、第二滑块252、直角齿轮箱26、

[0040] 行走动力装置31、

[0041] 行走驱动杆311、动力传输连杆312、行走电机313、第一转杆314、

[0042] 转向动力装置32、

[0043] 转向驱动件321、转向联动杆322、转向电机323、第二转杆324、

[0044] 负载平台40、旋转电机50、导轨60、第三滑块70。

具体实施方式

[0045] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0046] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指
示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化
描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操
作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0047] 此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多
个”的含义是两个或两个以上。

[0048] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0049] 下面结合附图，描述本发明实施例的多足行走机器人100。

[0050] 如图1至图3所示，根据本发明实施例的一种多足行走机器人100，包括：支撑板10、多个行走装置20、行走动力装置31、转向动力装置32、负载平台40。

[0051] 多个行走装置20设在支撑板10上，每个行走装置20均具有两个间隔开的行走足25，同一行走装置20的两个行走足25被构造成交替行进。也就是说，机器人通过行走足25支
撑在地面上，并通过每个行走装置20上的两个行走足25实现在地面上的行走。相比于轮式
行走，这种方式更稳定，具有优异的越障能力，户外适应能力也大幅度提高。

[0052] 行走动力装置31与多个行走装置20相连，以驱动多个行走装置20的两个行走足25行进，从而提供整个机器人行走的动力。转向动力装置32与多个行走装置20相连，以驱动多
个行走装置20同步转向且分别绕两个行走足25中的一个转动，从而实现机器人的原地转
向。当需要对机器人转向时，每个行走装置20均能够绕自身的一个行走足25转动从而实现
自身的转向，因此当多个行走装置20同步转动后，就能实现机器人整体在原地的360度转
向。

[0053] 负载平台40可转动地设在支撑板10上，负载平台40用于承载负载。

[0054] 根据本发明实施例的多足行走机器人100，通过行走装置20能够模拟仿真人的行走方式，实现一个行走足25着地另一个行走足25抬起，从而带动多足行走机器人100移动，
具有优异的爬坡能力和越障能力。行走足25与地面的接触面积比轮式行走的接触面积大，
不易打滑，可以为高精度定位行走打下可靠的物理基础。而且通过设置转向动力装置32能
够带来更为灵活的转向操作，使得机器人转向更简单、更方便。

[0055] 在一些实施例中，每个行走装置20均包括：机架21、第一驱动件22、第二驱动件23、两个传动组件24、两个行走足25。机架21具有相互垂直的第一方向和第二方向；第一驱动件
22设在机架21上；第二驱动件23设在机架21上，且第二驱动件23与第一驱动件22联动运动；
每个传动组件24均包括第一导轨241和第二导轨242，第一导轨241沿第二方向延伸，第一导
轨241与第一驱动件22相连以沿第一方向往复移动，第二导轨242沿第一方向延伸，第二导
轨242与第二驱动件23相连以沿第二方向往复移动；其中，两个行走足25对应两个传动组件
24设置，每个行走足25滑动配合在对应传动组件24的第一导轨241和第二导轨242上；第一
驱动件22构造成驱动两个行走足25在第一方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，第二
驱动件23构造成驱动两个行走足25在第二方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，以实
现同一行走装置20的两个行走足25交替行进。

[0056] 为了更好的理解本方案，现以第一方向为竖直方向、第二方向为水平方向为例对本发明的方案进行说明。当然，值得说明的是，本案方中的第一方向和第二方向不限于此。

[0057] 由上述可知，第一驱动件22能够驱动两个第一导轨241在竖直方向上往复移动，而第一驱动件22构造成驱动两个行走足25在第一方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，
因此两个行走足25中的一个向下着地用于支撑起多足行走机器人100，而另一个则向上抬
起。经过一个周期后，原本着地的行走足25向上抬起，原本向上抬起的行走足25则向下着
地，通过该方式两个行走足25在竖直方向上作周期交替运动。

[0058] 同样，第二驱动件23能够带动两个第二导轨242在水平方向上往复移动，由于第二导轨242沿竖直方向延伸，第一导轨241沿水平方向延伸，行走足25又是滑动配合在第一导
轨241和第二导轨242上的，因此第二导轨242能够为行走足25提供竖直方向的导向同时还
能够带动行走足25沿水平方向移动，第一导轨241则可以提供行走足25水平方向的导向。第
二驱动件23构造成驱动两个行走足25在第二方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，则
相对行走装置20而言，两个行走足25中一个向后运动，而另一个则向前运动，由前文所述可
知，由于两个行走足25中有一个是着地的，因此向后运动的行走足25在着地后可带动多足
行走机器人100向前运动，而向前于运动的行走足25则向上抬起为下一次着地行走作准备。

[0059] 综上所述，两个行走足25在第一驱动件22和第二驱动件23的共同作用下，最终可以使得两个行走足25作周期交替运动，实现一个行走足25着地带动多足行走机器人100向
前移动，而另一个行走足25则在升降过程中空置前行，从而模拟出仿真人的行走姿态，实现
一种适应性更强、更稳定的行走方式。

[0060] 需要说明的是，根据上述第一方向和第二方向的设置，本发明中的机械人100可以作为一种用于地面行走的多足行走机器人。此外，第一方向和第二方向还可以是空间坐标
系中沿X、Y、Z轴的任意两个方向，因此本发明还可以作为一种用于墙面攀爬的多足行走机
器人，例如实现墙面行走。由此可见，本发明中第一方向和第二方向的方向可以根据具体情
况进行设置。

[0061] 在一些实施例中，如图3和图4所示，第一驱动件22为具有第一凸轮槽221的第一圆柱凸轮，第一圆柱凸轮的旋转轴线沿第一方向设置，两个第一导轨241均与第一凸轮槽221
相配合。也就是说，第一驱动件22沿竖直方向设置，通过第一驱动件22的转动从而实现两个
第一导轨241在第一凸轮槽221的作用下沿竖直方向往复移动。第一驱动件22的设置方向与
第一导轨241的运动方向一致，这种布置方式简单，有利于两者间的动力传递。

[0062] 如图3和图4所示，第二驱动件23为具有第二凸轮槽231的第二圆柱凸轮，第二圆柱凸轮的旋转轴线沿第二方向设置，两个第二导轨242均与第二凸轮槽231相配合。也就是说，
第二驱动件23沿水平方向设置，通过第二驱动件23的转动从而实现两个第二导轨242在第
二凸轮槽231的作用下沿水平方向往复移动。第二驱动件23的设置方向与第二导轨242的运
动方向一致，这种布置方式简单，有利于两者间的动力传递。

[0063] 优选的，如图4所示，第一驱动件22和第二驱动件23之间设有直角齿轮箱26，直角齿轮箱26一端与第一驱动件22相连且另一端与第二驱动件23相连，实现了两个垂直分布的
第一驱动件22和第二驱动件23之间的运动联动。由于直角齿轮箱26的结构与现有齿轮箱的
结构类似，在这里就不再作详细的说明。

[0064] 优选的，第一圆柱凸轮沿上下方向延伸以控制两个行走足25的升降，两个第一导轨241均与第一凸轮槽221的配合点相距180度圆心角。例如一个第一导轨241的配合点位于
左侧，另一个第一导轨241的配合点位于右侧，两个配合点设在第一圆柱凸轮的的对面且相
差180度，采用该方式有利于将两个行走轮25的运动分隔开，从而在第一凸轮槽221的作用
下实现两个行走足25的周期交替升降运动。

[0065] 第二圆柱凸轮沿前后方向延伸以控制两个行走足25的进退，两个第二导轨242均与第二凸轮槽231的配合点相距180度圆心角。例如一个第二导轨242的配合点位于左侧，另
一个第二导轨242的配合点位于右侧，两个配合点设在第二圆柱凸轮的对面且相差180度，
采用该方式有利于将两个行走轮25的运动分隔开，从而在第二凸轮槽231的作用下实现两
个行走足25作周期交替水平运动。

[0066] 其中，如图4和图5所示，第一凸轮槽221上具有依次连接的推程段2211、远休止段2212、回程段2213、近休止段2214，近休止段2214的另一端连接推程段2211。推程段2211在
第一圆柱凸轮上构成斜向上的曲线槽，第一导轨241配合在推程段2211上时第一圆柱凸轮
的向径逐渐增大，因此第一导轨241被推动上升。远休止段2212在第一圆柱凸轮上绕圆周分
布，第一导轨241配合在远休止段2212上时第一圆柱凸轮的向径不变，因此第一导轨241处
在竖直方向的最高位且位置不动。回程段2213在第一圆柱凸轮上构成斜向下的曲线槽，第
一导轨241配合在回程段2213上时第一圆柱凸轮的向径逐渐减小，因此第一导轨241被推动
下移。近休止段2214在第一圆柱凸轮上绕圆周分布，第一导轨241配合在近休止段2214上时
第一圆柱凸轮的向径不变，第一导轨241处在竖直方向的最低位且位置不动。

[0067] 如图4和图6所示，第二凸轮槽231上具有首尾相连的前行段2311和后退段2312。前行段2311与后退段2312在第二圆柱凸轮上对称设置，在第二圆柱凸轮的远离第二导轨242
配合点的方向上，前行段2311被构造成以使第二圆柱凸轮的向径逐渐增大。当第二导轨242
配合在前行段2311上时第二导轨242被带动向前运动，当第二导轨242配合在后退段2312上
时第二导轨242被带动向后运动。

[0068] 同一传动组件24中，第一导轨241配合在推程段2211、远休止段2212、回程段2213时，第二导轨242配合在前行段2311上，因此第一导轨241在带动行走足25升降的过程中，第
二导轨242带动对应的行走足25的向前运动，可以模拟出抬脚前行的动作。第一导轨241配
合在近休止段2214时，第二导轨242配合在后退段2312上，从而在行走足25下降结束后，第
二导轨242带动行走足25后退。通过对第一凸轮槽221和第二凸轮槽231运动轨迹的设计，经
过运动合成后可以准确模拟仿真人行走的运动姿态，能够实现行走过程中的高精度定位，
使得行走过程中多足行走机器人100的机身高度不变，行走过程的稳定性得到大幅度提高。

[0069] 如图4和图6所示，图中标识的点a、b、c、d、e、f表示第二凸轮槽231上的运动轨迹点。如图4和图5所示，图中标识的点A、B、C、D、E、F表示第一凸轮槽221上的运动轨迹点，其中
AB构成第一凸轮槽221的推程段2211，BC构成远休止段2212，CD构成回程段2213，DA构成近
休止段2214。

[0070] 如图7所示，表示机器人的机身为参考，左侧的行走足25从Aa点开始、右侧的行走足25从Dd点开始后的运动轨迹示意图，其中Aa至Bb的斜率决定了多足行走机器人100的爬
坡能力，Bb至Ff的高度决定了多足行走机器人100的抬腿高度，Bb至Cc的长度就是行走足25
在最高位置沿水平方向移动的长度。

[0071] 值得说明的是，竖直方向的第一圆柱凸轮的凸轮曲线(即第一凸轮槽221)、上下沿的坡度(图5中的AB段或CD段)、最高位置的高度(图5中的BC段的高度)均可根据需要进行确
定以满足不同的使用需求。水平方向的第二圆柱凸轮的凸轮曲线(即第二凸轮槽231)可采
用等速线、等加速线或者其他曲线，其中等速线、等加速线或其他曲线均可根据需要进行确
定。

[0072] 如图8所示，表示以地面为参考系，右侧的行走足25从Aa运动至Dd的运动轨迹示意图。如图9所示，表示以地面为参考系，左侧的行走足25从Aa运动至Dd的运动轨迹示意图。由
示意图可知，当左侧或右侧的行走足25着地时，行走足25相对地面静止，沿水平方向(即x)
的位移为零，此时Dd、Ee、Ff、Aa点重合。此外结合图8和图9可知，左侧和右侧的两个行走足
25存在跨距，当右侧的行走足25着地时，左侧的行走足25应当处于右侧的行走足25的前方
或后方且间隔半个跨距。在具体行走过程中，当左侧的行走足25对应第一凸轮槽221的AD段
(与DA段指示的方向不同)时，该过程中左侧的行走足25在竖直方向上升和下降，并且沿着
水平方向前进，与此同时右侧的行走足25对应第一凸轮槽221的DA段，右侧的行走足25着地
并带动多足行走机器人100只沿水平方向移动，从而驱动多足行走机器人100行走；当左侧
的行走足25对应第一凸轮槽221的DA段，此时右侧的行走足25对应第一凸轮槽221的AD段，
两个行走足25的运动轨迹相反，从而实现交替行走的姿态。

[0073] 优选的，如图2和图3所示，两个第一导轨241上均设有第一跟踪轴2411，两个第一跟踪轴2411均配合在第一凸轮槽221内，则第一跟踪轴2411与第一凸轮槽221之间配合的阻
力小且磨损少，有利于第一凸轮槽221带动第一导轨241移动。两个第二导轨242上均设有第
二跟踪轴2421，两个第二跟踪轴2421均配合在第二凸轮槽231内，则第二跟踪轴2421与第二
凸轮槽231之间配合的阻力小且磨损少，有利于第二凸轮槽231带动第二导轨242移动。两个
行走足25上均设有第一滑块251和第二滑块252，第一滑块251配合在第一导轨241上且可沿
第二方向滑动，第二滑块252配合在第二导轨242上且可沿第一方向滑动，行走足25通过第
一滑块251和第二滑块252能够同时滑动配合在第一导轨241和第二导轨242上，有利于实现
两个方向上的运动轨迹合成。

[0074] 在一些实施例中，如图10所示，行走动力装置31包括：多个行走驱动杆311、动力传输连杆312、行走电机313。多个行走驱动杆311与多个行走装置20的第二驱动件23一一对应
相连；动力传输连杆312与多个行走驱动杆311可枢转地相连；行走电机313设在支撑板10
上，行走电机313的电机轴连接有第一转杆314，第一转杆314与动力传输连杆312可枢转地
相连，第一转杆314与多个行走驱动杆311的长度相等；其中，行走电机313的电机轴带动第
一转杆314转动，通过动力传输连杆312带动多个行走驱动杆311同步转动，以带动多个第二
驱动件23同步转动。也就是说，行走电机313带动第一转杆314转动，使得动力传输连杆312
运动，动力传输连杆312上的任一点均能够实现与第一转杆314同等转动半径大小的圆周运
动，由于第一转杆314与多个行走驱动杆311的长度相等，因此通过动力传输连杆312，行走
驱动杆311可以带动第二驱动件23作圆周运动，继而再将动力传递到第一驱动件22上，以驱
动行走装置20行走。采用该方式能够同时驱动多个行走装置20行走，大大减少了行走电机
313的数量，可以节省成本。

[0075] 在一些实施例中，动力传输连杆312可以构造成等边多边形结构，如图10所示，例如当行走装置20为三个时对应的第二驱动件23为三个，则行走动力装置31的行走驱动杆
311也为三个，此时动力传输连杆312可以是等边三角形，这样动力传输连杆312的三个角与
行走驱动杆311可枢转地相连，从而实现动力传递。当然，动力传输连杆312也可以构造成等
边四边形，通过四个角能够实现与四个行走驱动杆311相连。值得说明的是，动力传输连杆
312还可以构成呈圆环形，多个行走驱动杆311可以等分地设在圆环上，这样适应性更强，连
接不易出错，更容易安装。

[0076] 优选的，行走电机313为一个或者多个。当行走电机313为一个时，行走电机313可以是大功率电机。当行走电机313为多个时，多个行走电机313的第一转杆314长度相等。视
具体情况而定，当行走电机313为多个时能够带来更强的行走动力，因此多足行走机器人
100可以承受更大的负载。

[0077] 在一些实施例中，如图10所示，转向动力装置32包括：多个转向驱动件321、转向联动杆322、转向电机323。多个转向驱动件321与多个行走装置20的机架21一一对应相连，转
向驱动件321可枢转地设在支撑板10上，从而用于驱动机架21可相对支撑板10转动；转向联
动杆322与多个转向驱动件321可枢转地相连；转向电机323设在支撑板10上，转向电机323
的电机轴连接有第二转杆324，第二转杆324与转向联动杆322可枢转地相连，第二转杆324
与多个转向驱动件321的长度相等。其中，转向电机323的电机轴带动第二转杆324转动，通
过转向联动杆322带动多个转向驱动件321同步转动，以带动多个机架21同步转动。也就是
说，转向电机323带动第二转杆324转动使得转向联动杆322运动，转向联动杆322上的任一
点均能够实现与第二转杆324同等转动半径大小的圆周运动，由于第二转杆324与多个转向
驱动件321的长度相等，因此通过转向联动杆322，转向驱动件321可以带动机架21作圆周运
动。由于每个行走装置20中的两个行走足25中有一个行走足25着地，在转向时每个行走装
置20绕支撑在地面上的行走足25的轴心转动，即多足行走机器人100通过多个行走装置20
能够进行360度转动，从而在原地向任意方向移动。这种转向方式简单，转弯角度小，转弯效
率更高，而且该方式可驱动多个行走装置20转向，显著减少了转向电机323的数量，可以节
省成本。

[0078] 优选的，如图2和图3所示，机架21上设有保护罩211，保护罩211外套在第一驱动件22上且可枢转地设在支撑板10上，机架21通过保护罩211与转向驱动件321相连。例如，转向
驱动件321固定在保护罩211上，保护罩211通过轴承和轴承座固定在支撑板10上，并且和行
走装置20的机架21连为一体，通过控制转向驱动件321就能控制行走装置20的行走方向。

[0079] 优选的，保护罩211上设有两个间隔180度的避让槽211a，第一导轨241的第一跟踪轴2411穿过避让槽211a与第一凸轮槽221配合，通过避让槽211a可以避免保护罩211对第一
跟踪轴2411之间的运动干涉。

[0080] 优选的，如图11所示，在垂直于第一方向的投影面上，一个行走足25沿第二方向与第一驱动件22的中心距为X1，在与第二方向相垂直的方向上，该行走足25与第二驱动件23
的中心距为h1，此时多足行走机器人的转向半径为： 另一个行走足25沿第二
方向与第一驱动件22的中心距为X2，在与第二方向相垂直的方向上，该行走足25与第二驱
动件23的中心距为h2，此时多足行走机器人的转向半径为： 也就是说，两个行
走足25中不同的行走足25着地时，多足行走机器人100的转向半径不同，转向时多足行走机
器人100的多个行走装置20的一个行走足25着地，机身围绕着着地的行走足25旋转，例如左
侧的行走足25着地时，旋转半径为R1，R1由第二圆柱凸轮的水平位移X1确定；右侧的行走足
25着地时，旋转半径为R2，R2由第二圆柱凸轮的水平位移X2确定。其中，每个行走装置20的
两脚同时着地不可进行转向操作。

[0081] 在一些实施例中，如图12所示，负载平台40位于支撑板10的上方且与支撑板10之间设有旋转电机50，旋转电机50的一端设在负载平台40上且另一端设在支撑板10上。通过
该方式，在启动旋转电机50后能够驱动负载平台40进行圆周方向的转动，从而调整负载平
台40的方位，例如负载平台40上的负载达到预定位置后，需要对不同方向的工位进行上下
料，此时即可通过负载平台40的转向方便上下料，从而满足负载平台40上负载的不同作业
需求。

[0082] 优选的，如图9所示，负载平台40的靠近支撑板10的一侧设有环形的导轨60，导轨60上沿周向配合有多个设在支撑板10上的第三滑块70。环形的导轨60与第三滑块70配合，
以提供负载平台40在支撑板10上稳定可靠的转动。

[0083] 在一些实施例中，行走装置20为三组，其中，行走电机313、转向电机323、旋转电机50相互错开设置，以实现合理的空间配置，避免出现干涉。

[0084] 下面结合附图，描述本发明多足行走机器人100的一个具体实施例。

[0085] 如图1至图12所示，一种多足行走机器人100，包括支撑板10、多个行走装置20、行走动力装置31、转向动力装置32、负载平台40。

[0086] 支撑板10的下方设有等间隔的三个行走装置20，每个行走装置20均包括机架21、第一驱动件22、第二驱动件23、两个传动组件24、两个行走足25。

[0087] 机架21上具有竖直方向和水平方向，第一驱动件22构造成第一圆柱凸轮且设在机架21上，第二驱动件23构造成第二圆柱凸轮且设在机架21上，其中第一圆柱凸轮和第二圆
柱凸轮之间设有直角齿轮箱26，以实现两者间的动力联动。

[0088] 每个传动组件24均包括第一导轨241和第二导轨242，第一导轨241沿水平方向延伸，第一导轨241与第一驱动件22相连以沿竖直方向往复移动，第二导轨242沿竖直方向延
伸，第二导轨242与第二驱动件23相连以沿水平方向往复移动。

[0089] 两个行走足25间隔开设置，且两个行走足25对应两个传动组件24设置，每个行走足25滑动配合在对应的传动组件24的第一导轨241和第二导轨242上。

[0090] 其中，第一驱动件22构造成驱动两个行走足25在竖直方向上的运动轨迹相同、运动周期相错开，第二驱动件23构造成驱动两个行走足25在水平方向上的运动轨迹相同、运
动周期相错开，以实现同一行走装置20的两个行走足25交替行进。

[0091] 第一圆柱凸轮上设有第一凸轮槽221，第一圆柱凸轮的旋转轴线沿竖直方向设置，，两个第一导轨241均与第一凸轮槽221相配合。第一圆柱凸轮沿上下方向延伸以控制两
个行走足25的升降，两个第一导轨241上均设有第一跟踪轴2411，两个第一跟踪轴2411均配
合在第一凸轮槽221内，其中两个第一跟踪轴2411相距180度圆心角。

[0092] 第二圆柱凸轮上设有第二凸轮槽231，第二圆柱凸轮的旋转轴线沿水平方向设置，两个第二导轨242均与第二凸轮槽231相配合。两个第二导轨242上均设有第二跟踪轴2421，
两个第二跟踪轴2421均配合在第二凸轮槽231内，第二圆柱凸轮沿前后方向延伸以控制两
个行走足25的进退，两个第二跟踪轴2421相距180度圆心角。

[0093] 两个行走足25上均设有第一滑块251和第二滑块252，第一滑块251配合在第一导轨241上且沿水平方向滑动，第二滑块252配合在第二导轨242上且沿竖直方向滑动，

[0094] 第一凸轮槽221上具有依次连接的推程段2211、远休止段2212、回程段2213、近休止段2214，近休止段2214的另一端连接推程段2211。第二凸轮槽231上具有首尾相连的前行
段2311和后退段2312。同一传动组件24中，第一导轨241配合在推程段2211、远休止段2212、
回程段2213时，第二导轨242配合在前行段2311上，第一导轨241配合在近休止段2214时，第
二导轨242配合在后退段2312上。

[0095] 行走动力装置31包括：动力传输连杆312、行走电机313、三个行走驱动杆311。三个行走驱动杆311与三个行走装置20的第二驱动件23一一对应相连；动力传输连杆312构造成
等边三角形，动力传输连杆312的三个角分别与三个行走驱动杆311可枢转地相连；行走电
机313设在支撑板10上，行走电机313的电机轴连接有第一转杆314，第一转杆314与动力传
输连杆312可枢转地相连，第一转杆314与三个行走驱动杆311的长度相等；其中，行走电机
313的电机轴带动第一转杆314转动，通过动力传输连杆312带动三个行走驱动杆311同步转
动，以带动三个第二驱动件23同步转动。

[0096] 其中，行走电机313设为两个，第一转杆314为两个且长度相等，通过两个行走电机313驱动，能够提高多足行走机器人100行走动力。

[0097] 转向动力装置32包括：转向联动杆322、转向电机323、三个转向驱动件321。三个转向驱动件321与三个行走装置20的机架21一一对应相连；转向联动杆322与三个转向驱动件
321枢转地相连；转向电机323设在支撑板10上，转向电机323的电机轴连接有第二转杆324，
第二转杆324与转向联动杆322可枢转地相连，第二转杆324与三个转向驱动件321的长度相
等。其中，转向电机323的电机轴带动第二转杆324转动，通过转向联动杆322带动三个转向
驱动件321同步转动，以带动三个机架21同步转动。

[0098] 机架21上设有保护罩211，保护罩211外套在第一驱动件22上且可枢转地设在支撑板10上，机架21通过保护罩211与转向驱动件321相连，这样通过控制保护罩211就能实现控
制行走装置20的行走方向。保护罩211上设有两个间隔180度的避让槽211a，第一导轨241的
第一跟踪轴2411穿过避让槽211a与第一凸轮槽221配合，通过避让槽211a可以避免保护罩
211对第一跟踪轴2411之间的运动干涉。

[0099] 在垂直于第一方向的投影面上，一个行走足25沿第二方向与第一驱动件22的中心距为X1，在与第二方向相垂直的方向上，该行走足25与第二驱动件23的中心距为h1，此时多
足行走机器人的转向半径为： 另一个行走足25沿第二方向与第一驱动件22
的中心距为X2，在与第二方向相垂直的方向上，该行走足25与第二驱动件23的中心距为h2，
此时多足行走机器人的转向半径为：

[0100] 多足行走机器人100还包括：负载平台40，负载平台40可用于多足行走机器人100运输负载。负载平台40位于支撑板10的上方且与支撑板10之间设有旋转电机50，旋转电机
50的一端设在负载平台40上且另一端设在支撑板10上。负载平台40的靠近支撑板10的一侧
设有环形的导轨60，导轨60上沿周向配合有多个设在支撑板10上的第三滑块70。

[0101] 综上所述，本发明能够构成一种三电机驱动的六足行走多足行走机器人，当多足行走机器人100行走途中遇到路障时，可根据传感器测量的信息选择越过障碍或者绕开障
碍，由于行走多足行走机器人每步行走的距离是固定的，而多足行走机器人抬腿的最高点
位置是由腿的行走轨迹决定的，所以多足行走机器人要计算好行走路线，确定跨越前的落
脚点。本发明使多足行走机器人的负载能力，行走速度和续航能力都达到了实用的程度。和
轮式多足行走机器人相比，本发明的最大优势在于对于地面环境的适应能力，在工地，山
林，草丛和农田都将是行走多足行走机器人的用武之地。随着行走多足行走机器人的推广，
救灾，军事，工业，农业等领域将得到更广泛的应用。

[0102] 本发明的多足行走机器人100具有仿真人的行走方式，一脚底着地另一脚抬起带动身体移动，因此，多足行走机器人100与地面的接触面积比轮式行走的接触面积大，不易
滑动，为高精度定位打下了可靠的物理基础。本发明的多足行走机器人100在转弯时，每组
行走装置20中的一个行走足25着地不动，机器整体进行360度转动，因此多足行走机器人
100在原地可以实现向任意方向转向后移动，操作方式更灵活，转向也更方便。其次，本发明
的多足行走机器人100的负载平台40可以独立转向，且与多足行走机器人100的行走方向互
不干涉。在一些示例中，多足行走机器人100可以设有三个行走装置20，保证负载平台40同
时有三个行走足25进行支撑，行走时机身高度不变，负载平面稳定可靠。其中，负载能力由
结构强度和电机功率决定。本发明的多足行走机器人100可以是六脚多足行走机器人(设置
三个行走装置20)或者八脚多足行走机器人(设置四个行走装置20)，行走装置20由一台电
机控制，行走速度由负载重量和电机功率决定。

[0103] 根据本发明实施例的多足行走机器人100的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

[0104] 在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本
说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体
特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0105] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。