一种气动式多杆联动四足机器人本体的制作方法

1.本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种气动式多杆联动四足机器人本体。


背景技术：

2.在地球上或其他星球，存在许多人类无法到达或是危及人类生命安全的地方，而机器人却能较为容易的到达这些地区，并能较好的代替人类完成灾难救援、复杂路面运输、野外环境和行星探测等任务，因此，机器人技术的发展对保障救援队伍安全、促进运输业发展以及外空探测发展等都有着重要的战略意义。
3.机器人的移动方式主要包括足式、轮式、履带式。其中，相对于轮式和履带式，足式机器人对崎岖不平的自然地面环境适应能力更强，可在无损障碍物的情况下跨越障碍物。在足式机器人中，四足机器人通常比双足机器人承载能力强、稳定性好，又比六足、八足机器人结构简单、控制容易。但现有四足机器人存在以下常见问题：足部采用球形结构，与地面接触为点接触，运动不稳定且足部磨损迅速。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种气动式多杆联动四足机器人本体。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种气动式多杆联动四足机器人本体，包括主体框架，所述主体框架底部的前后两侧分别设置有两个支腿；
7.所述支腿包括依次通过转动副进行铰接连接的大腿、小腿、足；所述大腿的顶部通过转动副与水平滑座进行铰接连接，所述水平滑座与主体框架进行前后方向的水平滑动连接，所述主体框架上设置有控制水平滑座滑动的水平驱动件；
8.所述大腿的上部通过第一铰接轴与大腿连接板的一端进行铰接连接，所述大腿连接板的另一端通过第二铰接轴与上平衡板、小腿连接板进行铰接连接；所述小腿连接板的底端通过第三铰接轴与小腿的上部进行铰接连接；所述大腿、小腿、小腿连接板、大腿连接板之间的铰接点围成平行四边形；
9.所述上平衡板沿前后方向水平设置；所述上平衡板面向另一侧支腿的端部设置竖直滑座，所述竖直滑座与主体框架进行竖直方向的滑动连接，所述主体框架上设置有控制竖直滑座滑动的竖直驱动件；
10.所述足的底面呈平面结构，且运动过程中足的底面始终与地面平行。
11.优选的，所述上平衡板背向另一侧支腿的端部通过第四铰接轴与上条幅的一端进行铰接连接；
12.所述上条幅的另一端通过第五铰接轴与下平衡板的一端进行铰接连接；
13.所述下平衡板还与第三铰接轴进行铰接连接；
14.所述足的前端通过第七铰接轴与下条幅的底端进行铰接连接；
15.所述下条幅的顶端通过第六铰接轴与下平衡板进行铰接连接；
16.所述上平衡板、上条幅、下平衡板、小腿连接板之间的铰接点围成平行四边形；
17.所述下条幅、下平衡板、小腿、足之间的铰接点围成平行四边形。
18.优选的，所述足的底面设置有橡胶。
19.优选的，所述水平驱动件为水平气缸，所述水平气缸的活塞杆与水平滑座固定连接。
20.优选的，所述竖直驱动件为竖直气缸，所述竖直气缸的活塞杆与竖直滑座固定连接。
21.本实用新型的有益效果是：
22.(1)本实用新型气动式多杆联动四足机器人本体中足与地面的接触面呈平面结构，足底与地面接触为面接触，接触面积大，抗磨损性能强。
23.(2)本实用新型中上平衡板、上条幅、下平衡板、小腿连接板以及下条幅、下平衡板、小腿、足之间形成两个平行四边形，在机器人本体行走过程中，这种结构设置能够保证足底始终与地面平行而不会发生翻转，提高了机器人行走的稳定性。
附图说明
24.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
25.图1是本实用新型气动式多杆联动四足机器人本体的结构示意图；
26.图2是本实用新型中支腿的结构示意图；
27.图3是本实用新型中支腿中各个铰接轴的示意图；
28.其中：
29.101-右前腿，102-左前腿，103-左后腿，104-右后腿；
30.2-主体框架；
31.301-水平滑座，302-竖直滑座，303-大腿，304-小腿，305-大腿连接板，306-小腿连接板，307-上平衡板，308-下平衡板，309-上条幅，310-下条幅，311-足；
32.4-转动副；
33.501-第一铰接轴，502-第二铰接轴，503-第三铰接轴，504-第四铰接轴，505-第五铰接轴，506-第六铰接轴，507-第七铰接轴。
具体实施方式
34.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
37.本实用新型中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
38.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
39.如图1所示，一种气动式多杆联动四足机器人本体，包括主体框架2，所述主体框架2底部的前后两侧分别设置有两个支腿，具体地，如图1所示，支腿包括位于前侧的左前腿102、右前腿101以及位于后侧的左后腿103、右后腿104；
40.如图2-3所示，所述支腿包括依次通过转动副4进行铰接连接的大腿303、小腿304、足311；所述大腿303的顶部通过转动副4与水平滑座301进行铰接连接，所述水平滑座301与主体框架2进行前后方向的水平滑动连接，所述主体框架2上设置有控制水平滑座301滑动的水平驱动件；
41.所述大腿303的上部通过第一铰接轴501与大腿连接板305的一端进行铰接连接，所述大腿连接板305的另一端通过第二铰接轴502与上平衡板307、小腿连接板306进行铰接连接；所述小腿连接板306的底端通过第三铰接轴503与小腿304的上部进行铰接连接；所述大腿303、小腿304、小腿连接板306、大腿连接板305之间的铰接点围成平行四边形；
42.所述上平衡板307沿前后方向水平设置；所述上平衡板307面向另一侧支腿的端部设置竖直滑座302，所述竖直滑座302与主体框架2进行竖直方向的滑动连接，所述主体框架2上设置有控制竖直滑座302滑动的竖直驱动件；
43.所述足311的底面呈平面结构，且运动过程中足311的底面始终与地面平行。足311与地面的接触面呈平面结构，足底与地面接触为面接触，接触面积大，抗磨损性能强。
44.具体地，所有转动副4的铰接轴均平行设置，第一铰接轴501、第二铰接轴502、第三铰接轴503平行设置。
45.支腿结构采用仿生结构，水平滑座301与大腿303之间采用转动副4构成髋关节，大腿303和小腿304之间通过转动副4构成膝关节，小腿304和足311之间通过转动副4构成踝关节。
46.优选的，如图2-3所示，所述上平衡板307背向另一侧支腿的端部通过第四铰接轴504与上条幅309的一端进行铰接连接；
47.所述上条幅309的另一端通过第五铰接轴505与下平衡板308的一端进行铰接连接；
48.所述下平衡板308还与第三铰接轴503进行铰接连接；
49.所述足311的前端通过第七铰接轴507与下条幅310的底端进行铰接连接；
50.所述下条幅310的顶端通过第六铰接轴506与下平衡板308进行铰接连接；
51.所述上平衡板307、上条幅309、下平衡板308、小腿连接板306之间的铰接点围成平行四边形；
52.所述下条幅310、下平衡板308、小腿304、足311之间的铰接点围成平行四边形。
53.其中，为了保证各个支腿中足夹均超前：位于前侧的左前腿102、右前腿101中，第五铰接轴505、第三铰接轴503分列于第六铰接轴506的两侧；位于后侧的左后腿103、右后腿104中，第五铰接轴505、第六铰接轴506分列于第三铰接轴503的两侧。
54.在支腿抬腿、落腿以及前进、后退过程中，上平衡板307、上条幅309、下平衡板308、小腿连接板306之间铰接点围成的平行四边形中，由于上平衡板307始终是水平设置的，即第二铰接轴502、第四铰接轴504之间的连线始终水平，因此第三铰接轴503、第五铰接轴505之间的连线始终水平，即下平衡板308不会发生转动，因此第三铰接轴503、第六铰接轴506之间的连线方向始终不变；
55.由于下条幅310、下平衡板308、小腿304、足311之间的铰接点围成平行四边形，在第三铰接轴503、第六铰接轴506之间连线方向始终不变的情况下，第七铰接轴507、小腿304与足311之间转动副4上铰接轴之间的连线方向也不会变化，即在支腿抬腿、落腿以及前进、后退过程中，足311只会发生上、下、前、后等的平动，而不会发生翻转，从而在运动过程中，保证足311的底部始终水平、始终平行于地面。
56.优选的，所述足311的底面设置有橡胶，起到一定的缓冲储能作用。
57.优选的，所述水平驱动件为水平气缸，所述水平气缸的活塞杆与水平滑座301固定连接。
58.优选的，所述竖直驱动件为竖直气缸，所述竖直气缸的活塞杆与竖直滑座302固定连接。
59.本技术通过气缸采用压缩空气作为动力源进行气动驱动，结构简单、动作迅速、可靠，与液压驱动相比，能够减轻机器人本体的整体重量。
60.一种气动式多杆联动四足机器人本体，其具体实施方式如下：
61.每一根支腿的运动：水平气缸驱动水平滑座301进行前后方向的水平运动，使大腿303绕其顶部的转动副4旋转，通过相关部件铰接关系的转化，小腿304绕其顶部的转动副4旋转；竖直气缸驱动竖直滑座302进行竖直方向的运动，促使小腿304绕其顶部的转动副4旋转；因此，水平滑座301和竖直滑座302的联合运动实现足311的抬起、落下以及相对于主体框架2的向前、向后行走。
62.机器人本体的行走：首先，右前腿101、左后腿103同时向前迈出一步；然后左前腿102、右后腿104同时向前迈出一步，左前腿102、右后腿104迈步的同时带动主体框架2向前移动一个步距；周而复始，实现机器人本体的行走。
63.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。