专利名称：一种可调关节长度的双腿行走机构的制作方法
一种可调关节长度的双腿行走机构
技术领域：
本发明涉及移动机器人技术领域，特别涉及一种可调关节长度的双腿行走机构。背景技术：
目前移动机器人的行走方式主要为轮式、腿式、轮腿混合式三种方式，其中轮式行 走方式是目前应用最为广泛一种方式，其又分为三轮、四轮等形式。但是轮式行走方式存在 诸如以下缺点1)轮子可能存在打滑；2)越障能有有限；3)实现结构复杂。相对于轮式行 走方式，腿式行走方式具有克服上述缺点的潜力，也具有前者无可比拟的优点，如上下楼、 跨越沟渠和障碍、能上陡坡、立地旋转等。研究双足步行机器人的原因和目的，主要有以下 几个方面希望研制出双足步行机构，使它们能在许多结构和非结构环境中行走，以代替人 进行作业或延伸和扩大人类的活动领域；希望更多得了解和掌握人类得步行特性，并利用 这些特性为人类服务，例如人造假肢。双足步行系统具有丰富的动力学特性，在这方面的 研究可以拓宽力学及机器人的研究方向；双足步行机器人可以作为一种智能机器人在人工 智能中发挥重要的作用。目前除了类人型双足机器人行走机构外，一直没有其它的行走效果显著的双腿行 走机构问世。现有的技术中，类人型双足行走机构为实现行走、转弯、下蹲\站起、跑动、跳 跃等动作，就需增加相应的关节自由度，也就意味着使用更多的驱动电机，这一方面增加了 机构腿部的负载，使得其运动惯性加大，降低了机构运动的灵活性，另一方面，使得机构的 设计、制造、维护及控制成本都大幅增加。因此，如何设计出结构简单、满足运动需要的行走 机构对于机构研究人员来说，是一项急需解决的工作。
发明内容本发明的目的是提供一种结构简单、控制容易、能实现下蹲、站起、行走、跑动及跳 跃运动的可调节关节长度的双腿行走机构。本发明应用于可调节关节长度的双腿行走机构，它包括平台(1)、腿一(I)、腿二 (II)；腿一⑴和腿二(II)具有相同的结构，且为闭环运动链形式；腿一 (I)由第一电机 (4)、第二电机(5)、主动臂一 (6)、辅助臂(7)、第一铰链(8)、可调节关节(9)、脚(10)、第三 电机(12)、可调节关节(11)、第二铰链(13)、主动臂二(14)组成；对于腿一(I)，通过控制 第一电机G)、第二电机(5)分别带动主动臂一(6)、主动臂二(14)转动，从而实现脚(10) 的抬起及落地运动，通过控制第三电机(1 的转动，调整脚与地面之间的角度；通过协调 控制腿一(I)和腿二(II)的驱动电机，可实现行走机构的下蹲、站起、行走、跑动和跳跃运 动。所说的腿(I)和腿(II)具有相同的结构，且为闭环运动链形式，此种运动链形 式结构简单，易于控制，所述的腿一(I)的驱动电机第一电机G)、第二电机(5)以及腿二 (II)的驱动电机第四电机O)、第五电机⑶均安装于平台⑴上，大大减少了双腿在行走 过程中的运动惯性，提高了机构行走的灵活性。
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所述的腿一(I)、腿二(II)具有可调节关节(9)，能够根据机构运动环境，改变可 调节关节(9)的长度，从而改变双腿的长度，这样在驱动电机转速不变的情况下，实现行走 机构步幅的改变。本发明的有益效果是1、该机构不仅有很好的行走能力，而且还能实现跑动、跳跃运动，并且机构简单、 运动灵活、易于控制。2、闭环运动链形式的腿结构，具有承载力大、刚性好等特点。3、可调节关节长度的双腿行走机构，能够根据需要调节不同的步幅及行走速度， 应用范围广。4、环境适应性强，能广泛应用于不同场合的行走机构。
图1本发明的可调节关节长度的双腿行走机构的轴侧视图。图2本发明的可调节关节长度的双腿行走机构的左视图。图3本发明的可调节关节长度的双腿行走机构的主视图。以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
实施例1一种可调节关节长度的双腿行走机构，它包括平台(1)、腿一(I)、腿二(II)；腿一 ⑴和腿二(II)具有相同的结构，且为闭环运动链形式；腿一 (I)由第一电机G)、第二电 机(5)、主动臂一(6)、辅助臂(7)、第一铰链(8)、可调节关节(9)、脚(10)、第三电机(12)、 可调节关节(11)、第二铰链(13)、主动臂二(14)组成；对于腿一(I)，通过控制第一电机 G)、第二电机(5)分别带动主动臂一(6)、主动臂二(14)转动，从而实现脚(10)的抬起及 落地运动，通过控制第三电机(1 的转动，调整脚与地面之间的角度；通过协调控制腿一 (I)和腿二(II)的驱动电机，可实现行走机构的下蹲、站起、行走、跑动和跳跃运动。所说的腿(I)和腿(II)具有相同的结构，且为闭环运动链形式，此种运动链形式 结构简单，所述的腿一⑴的驱动电机第一电机G)、第二电机(5)以及腿二(II)的驱动电 机第四电机O)、第五电机(3)均安装于平台(1)上，大大减少了双腿在行走过程中的运动 惯性，提高了机构行走的灵活性。所说的可调节关节长度的双腿行走机构，能够根据机构运动环境，改变可调节关 节(9)的长度，从而改变双腿的长度，这样在驱动电机转速不变的情况下，实现行走机构步 幅的改变。
权利要求
1.一种可调关节长度的双腿行走机构，其特征在于它包括平台(1)、腿一(I)、腿二 (II)；腿一⑴和腿二(II)具有相同的结构，且为闭环运动链形式；腿一 (I)由第一电机 (4)、第二电机(5)、主动臂一 (6)、辅助臂(7)、第一铰链(8)、可调节关节(9)、脚(10)、第三 电机(12)、可调节关节(11)、第二铰链(13)、主动臂二(14)组成；对于腿一(I)，通过控制 第一电机G)、第二电机(5)分别带动主动臂一(6)、主动臂二(14)转动，从而实现脚(10) 的抬起及落地运动，通过控制第三电机(1 的转动，调整脚与地面之间的角度；通过协调 控制腿一(I)和腿二(II)的驱动电机，实现行走机构的下蹲、站起、行走、跑动和跳跃运动。
2.如权利要求1所述的一种可调关节长度的双腿行走机构，其特征为所述的腿一(I) 的驱动电机第一电机G)、第二电机(5)以及腿二(II)的驱动电机第四电机O)、第五电机 ⑶均安装于平台(1)上。
3.如权利要求1所述的一种可调关节长度的双腿行走机构，其特征为所述的所有杆件 之间的铰链均为转动副。
4.如权利要求1所述的一种可调关节长度的双腿行走机构，其特征为所述的腿一(I)、 腿二(II)具有可调节关节(9)。
全文摘要
本发明公布一种可调关节长度的双腿行走机构，涉及移动机器人、医疗康复器械等技术领域。本机构由平台、两条长度可调的腿和两足组成；这两条腿具有相同的闭环运动链形式；每一条腿有两个自由度由两个电机驱动；腿和足连接处具有一个转动自由度，由一个电机驱动；通过控制每一条腿的电机转动，可协调两腿运动，以实现机构的站起、下蹲、俯仰以及行走、跑动、跳跃运动。本发明的有益效果是该机构不仅有很好的行走能力，而且还能实现跑动、跳跃运动，并且机构简单、运动灵活、易于控制，可应于移动机器人的行走以及相关的行走装置。
文档编号B62D57/032GK102107688SQ20111007188
公开日2011年6月29日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者李彬, 赵新华 申请人:天津理工大学