专利名称：蜥蜴式四足机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人技术领域，特别是涉及一种蜥蜴式四足式机器人。
技术背景
足式机器人是移动机器人家族的一种，是近年来机器人研究领域一个比较活跃的 方向。与轮式和履带式移动机器人相比，虽然足式机器人结构比较复杂，控制相对繁琐，但 有独特的优点足式机器人自由度多，可以实现复杂灵活的运动方式，且因为足式机器人行 走过程中的支撑点是离散的，借助对立足点的判断和选择，可以在极不规则的路面上行走， 能够跨越或跳越障碍，适应性极强。因此在军事侦察、灾后搜救、航空航天探测、工业管道内 部检测、医学检测、家庭娱乐、仿生学等领域都有广泛的应用前景。仿生四足机器人以其结 构和控制方法的相对简单成为足式机器人的一个理想研究对象，多年来世界各国高度重视 足式机器人器人的研究、研制与应用。对其研究逐步从试验研究转入到实际应用，其关键技 术融合了机器人学、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的 高新技术，成为当今机器人研究的发展方向，在国民经济和国家安全中起着重要作用，并具 有重大的战略意义。
至今人们已研制出多种四足机器人。2005年美国Boston Dynamics公司专门为 美国军队研究设计的四足机器人“大狗”，能攀越35度斜坡，携带150kg的重物，行速可达 7000m/h。2003年东京工业大学开发机器人Quadlator II，控制架构采用嵌入式系统，并以 产学联合的方式进行了商品化。Tmsuk和三洋电机开发成功的两种型号的面向家庭安全用 途的4足行走机器人。2004年青岛启东电子设备设备有限公司研制BI0-12四足爬虫机器 人，具有12自由度，单腿4自由度。2003年清华大学研制一种四足机器人，利用控制模型， 实现不同形态、步态、步态转换、上下坡、越障、转弯等。2006年清华大学郑浩峻等申请“一种 可调整的四足仿生机器人运动结构”发明专利，其特征是大腿和小腿分别由各自的驱动装 置带动其沿各自关节轴摆动。通过调整多项结构参数与运动参数，使机器人呈现多种仿生 形体结构。2009年上海师范大学王丽慧等申请的“一种四足步行机器人的行走机构”实用 新型专利，在机架的前部和后部分别对称设置一套两足驱动组件；所述两足驱动组件是由 左右对称相同的行走腿配置构成。2007年日本高西淳夫申请“四足步行机器人”发明专利， 其特征是每个足机构有多个自由度，相对身体实现弹性伸缩、抬起摆动等运动。2010年聊 城大学孙群等申请“一种凸轮驱动控制式四足机器人的行走机构”专利，利用凸轮驱动控制 式实现每个足机构有多个自由度运动。2010年山东大学荣学文等申请“具有质心调整装置 的液压驱动四足机器人移动机构”，包括躯干、移动架、质心调整装置和四条机器人腿。特点 在于采用液压驱动，使机器人具有更大的负重能力。这些足式机器人各具特色，但迄今为 止，世界各国研究的足式机器人行走能力与现实要求尚有很大差距。另外由于每个足有多 自由度和多个驱动器，必然使得足机构和结构都很复杂。如何保证足式机器人在复杂灵活 的运动方式前提下，提高行走能力，简化足式机器人机构和结构，是尚待解决的关键难题。发明内容
为了保证足式机器人在复杂灵活的运动方式前提下，提高行走能力，简化足式机 器人机构和结构，本发明提供一种蜥蜴式四足机器人。该发明可以实现蜥蜴式四足机器人 前行或后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等灵活复杂的运动方式，可以在极不规则的路 面上行走，能够跨越或跳越障碍。
所述蜥蜴式四足机器人包括一个机架和四个含两自由度的足装置，每个足装置由 一个摆动机构和回转机构组成，摆动机构包括一个摆腿、一个摆架、一个活塞杆和一个液压 缸。摆腿上端与摆架一端转动联接，摆腿中部与活塞杆一端转动联接，摆腿下端与地面接 触，摆架另一端与液压缸球铰联接，活塞杆与液压缸同轴联接，活塞杆相对液压缸伸缩运 动，可以驱动摆腿相对摆架的往复摆动。回转机构包括一个机架，一个摆架和一个电动机。 机架与摆架转动联接，机架与电动机固定连接，摆架与电动机同轴联接，电动机驱动摆架 带动摆动机构相对机架作0-200度转动。摆动机构和回转机构的复合运动能实现蜥蜴每个 足的运动。机架与四组摆动机构和回转机构的复合运动可以等效蜥蜴的运动。
本发明的有益效果是该发明大大简化了足装置的结构，利用液压驱动有效提高 了行走驱动力可以实现蜥蜴式四足机器人前行或后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等 灵活复杂的运动方式，可以在极不规则的路面上行走，能够跨越或跳越障碍，适应性极强。 因此在军事侦察、灾后搜救、航空航天探测、工业管道内部检测、医学检测、家庭娱乐、仿生 学等领域都有广泛的应用前景。
图1是蜥蜴式四足机器人的结构示意图2是摆架的结构示意图。
在图1中，1.机架，2-i.第i个摆腿，3-i.第i个活塞杆，4-i.第i个液压缸，5-i. 第i个摆架，6-i.第i个电动机，i = 1、2、3、4。
具体实施方式
实施例
图1是本发明公开的一个实施例，所述蜥蜴式四足机器人包括一个机架1和四个 相同结构的含两自由度的足装置。所述机架1为矩形立方体结构，沿其长度方向两侧分别 开有两组通孔，分别与四个足装置联接。所述四个足装置的结构相同，其中，第一个足装置 由第一个摆动机构和第一个回转机构组成，所述第一个摆动机构包括一个摆腿2-1、一个摆 架5-1、一个活塞杆3-1和一个液压缸4-1，其中，摆腿2-1上端与摆架5-1 —端转动联接，摆 腿2-1中部与活塞杆3-1 —端转动联接，摆腿2-1下端与地面接触，摆架5-1另一端与液压 缸4-1球铰联接，活塞杆3-1与液压缸4-1同轴联接，活塞杆相对液压缸伸缩运动，可以驱 动摆腿2-1相对摆架5-1的往复摆动。所述第一个回转机构包括一个机架1、一个摆架5-1 和一个电动机6-1。机架1与摆架5-1转动联接，机架1与电动机6-1固定连接，摆架5-1 与电动机6-1同轴联接，电动机6-1驱动摆架5-1带动第一摆动机构相对机架1作0-200 度转动。摆腿2-1为三角形板结构，其上端开有两个孔，分别与摆架5-1和活塞杆3-1转动 联接。
摆动机构和回转机构的复合运动能实现蜥蜴每个足的运动。机架1与四组摆动机 构和回转机构的复合运动可以等效蜥蜴的运动。本发明可以实现蜥蜴式四足机器人前行或 后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等灵活复杂的运动方式，可以在极不规则的路面上行 走，能够跨越或跳越障碍。
权利要求
1.一种蜥蜴式四足机器人，包括一个机架(1)和四个结构相同的含两自由度的足装 置，其特征是所述机架(1)为矩形立方体结构，沿其长度方向两侧分别开有两组通孔， 分别与四个足装置联接，所述第一个足装置由第一个摆动机构和第一个回转机构组成，其 中所述第一个摆动机构中，摆腿上端与摆架(5-1) —端转动联接，摆腿中 部与活塞杆(3-1) —端转动联接，摆腿(2-1)下端与地面接触，摆架(5-1)另一端与液压缸 (4-1)球铰联接，活塞杆(3-1)与液压缸同轴联接，活塞杆(3-1)相对液压缸(4-1) 伸缩运动，驱动摆腿(2-1)相对摆架(5-1)的往复摆动；所述第一个回转机构中，机架(1)与摆架(5-1)转动联接，机架(1)与电动机(6-1)固 定连接，摆架(5-1)与电动机(6-1)同轴联接，电动机(6-1)驱动摆架(5-1)带动第一个摆 动机构相对机架(1)作0-200度转动。
2.根据权利要求1所述的蜥蜴式四足机器人，其特征是所述摆腿为三角形板 结构，其上端开有两个孔，分别与摆架(5-1)和活塞杆(3-1)转动联接。
全文摘要
本发明公开一种蜥蜴式四足机器人。所述机器人包括一个机架(1)和四个含两自由度的足装置，每个足装置由一个摆动机构和回转机构组成。所述摆动机构的活塞杆相对液压缸伸缩运动，驱动摆腿相对摆架的往复摆动。所述回转机构的电动机固定在机架上，驱动摆架带动摆动机构相对机架转动0-200度。每个足装置的摆动机构和回转机构的复合运动能实现像蜥蜴足的循环运动侧抬足转动、向前迈步摆动、落足转动、向后蹬地摆动。机架与四组摆动机构和回转机构的复合运动可以等效蜥蜴的运动。本发明可以实现前行或后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等灵活复杂的运动方式，可以在极不规则的路面上行走，能够跨越或跳越障碍，适应性强。
文档编号B62D57/032GK102030049SQ201010569579
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者张秀礼, 路懿 申请人:燕山大学