可重构多足机器人.pdf

本发明涉及一种可重构多足机器人，它由腿单元及连接板构成，腿单元有多个，任意两个腿单元之间通过连接板相连接，实现不同形式的多足机器人。可重构多足机器人的腿单元由单个电机驱动两侧腿杆实现交替行走动作。可重构多足机器人行走时，任意时刻均有多个腿杆支撑地面，保证了机器人稳定性。通过控制不同腿单元电机的转速和转向，实现机器人的前进、后退以及转向。本发明结构及控制简单，具有较强的运动稳定性及不同环境的适应性，在军事、勘探、娱乐等领域，具有很强的实用价值。

权利要求书
1.  一种可重构多足机器人，它由腿单元（1）及连接板（2）构成，其特征在于：腿单元（1）有多个，任意两个腿单元之间通过连接板（2）相连接，实现不同形式的多足机器人。

2.  根据权利要求1所述的可重构多足机器人，其特征在于：腿单元（1）它包括底板（1-1）、第一齿轮（1-2）、传动支架（1-3）、联轴器（1-4）、电机支架（1-5）、电机（1-6）、第二齿轮（1-7）、第三齿轮（1-8）、曲柄（1-9）、摇杆（1-10）、连杆（1-11）、导杆（1-12）、滑块（1-13）、导杆支架（1-14）以及腿杆（1-15），动支架（1-3）、电机支架（1-5）分别固定在底板（1-1）上，电机（1-6）固定在电机支架（1-5）上，电机（1-6）通过联轴器（1-4）与第一齿轮（1-2）相连接，第一齿轮（1-2）、第二齿轮（1-7）、第三齿轮（1-8）分别安装在传动支架（1-3）内，且第一齿轮（1-2）与第二齿轮（1-7）啮合，第二齿轮（1-7）与第三齿轮（1-8）啮合，第三齿轮（1-8）两侧分别与曲柄（1-9）的一端固定，且两侧的曲柄（1-9）呈180度相位角安装，曲柄（1-9）的另一端与连杆（1-11）一端相连接，摇杆（1-10）一端与传动支架（1-3）相连接，摇杆（1-10）另一端与连杆（1-11）中点相连接，腿杆（1-15）一端与连杆（1-11）另一端相连接，腿杆（1-15）另一端穿过滑块（1-13）及底板（1-1）上的槽孔与地面垂直接触，滑块（1-13）安装在导杆（1-12）上，且滑动方向与底座（1-1）面平行，导杆（1-12）两端与导杆支架（1-14）固定，支架（1-14）固定在底座（1-1）上。

说明书可重构多足机器人
技术领域
本发明涉及一种可重构多足机器人。
背景技术
机器人行走系统直接影响机器人的应用范围。目前，在移动机器人的运动机构中，普遍了采用轮式、履带式和足式机构，与轮式机器人或履带式机器人相比，多足机器人具有较高的机动性以及对复杂路面很好的适应性。目前的多足机器人，单足结构大部分采用多自由度机构形式，通过驱动机构多个联接处（关节） 的运动来控制单足的前进、后退以及转弯等动作，在保证精确控制单足运动的基础上，需要协调多足间的交替运动，导致控制难度大且结构复杂，使得现有多足机器人的稳定性不足。另一方面，特定形式的多足机器人无法适应不同应用环境的行走要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种可重构多足行走机器人，它解决了行走机器人的结构及控制的复杂性，机器人行走过程中的稳定性，以及对不同应用环境的适应性等问题。本发明的目的是这样实现的，可重构多足行走机器人由腿单元及连接板构成。腿单元有多个，它由底板、传动支架、电机支架、电机、联轴器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、曲柄、摇杆、连杆、腿杆、滑块、导杆以及导杆支架构成。动支架、电机支架分别固定在底板上，电机固定在电机支架上，电机通过联轴器与第一齿轮相连接，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮分别安装在传动支架内，且第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮啮合，第三齿轮两侧分别与曲柄的一端固定，且两侧的曲柄呈180度相位角安装，曲柄的另一端与连杆一端相连接，摇杆一端与传动支架相连接，摇杆另一端与连杆中点相连接，腿杆一端与连杆另一端相连接，腿杆另一端穿过滑块及底板上的槽孔与地面垂直接触，滑块安装在导杆上，且滑动方向与底座面平行，导杆两端与导杆支架固定，支架固定在底座上，同时所述的曲柄、摇杆、连杆、导杆、滑块空间上呈平行布置，避免相互运动干扰。该多足行走机器人的腿单元由连杆机构构成，结构简单且稳定性强，多个腿单元的不同组合形式以适应不同应用环境，适应性强。
附图说明
附图1是本发明可重构多足机器人的结构示意图。
附图2是本发明可重构多足机器人腿单元的结构示意图。
附图3是本发明可重构多足机器人腿单元的俯视图。
附图4是本发明可重构多足机器人腿单元的机构运动示意图。
附图5是本发明可重构多足机器人重构形成的矩形八足行走机器人的示意图。
附图6是本发明可重构多足机器人重构形成的菱形八足行走机器人的示意图。
图中标记说明：1—腿单元，2—连接板，1-1—底板，1-2—第一齿轮，1-3—传动支架，1-4—联轴器，1-5—电机支架，1-6—电机，1-7—第二齿轮，1-8—第三齿轮，1-9—曲柄，1-10—摇杆，1-11—连杆，1-12—导杆，1-13—滑块，1-14—导杆支架，1-15—腿杆。
具体实施方式
结合附图1至附图6进一步说明本发明。
附图1所示可重构多足机器人由：腿单元1及连接板2构成。腿单元1有多个，任意两个腿单元之间通过连接板2相连接，实现不同形式的多足机器人。图2所示腿单元1它包括：底板1-1、第一齿轮1-2、传动支架1-3、联轴器1-4、电机支架1-5、电机1-6、第二齿轮1-7、第三齿轮1-8、曲柄1-9、摇杆1-10、连杆1-11、导杆1-12、滑块1-13、导杆支架1-14以及腿杆1-15。动支架1-3、电机支架1-5分别固定在底板1-1上，电机1-6固定在电机支架1-5上，电机1-6通过联轴器1-4与第一齿轮1-2相连接，第一齿轮1-2、第二齿轮1-7、第三齿轮1-8分别安装在传动支架1-3内，且第一齿轮1-2与第二齿轮1-7啮合，第二齿轮1-7与第三齿轮1-8啮合，第三齿轮1-8两侧分别与曲柄1-9的一端固定，且两侧的曲柄1-9呈180度相位角安装，曲柄1-9的另一端与连杆1-11一端相连接，摇杆1-10一端与传动支架1-3相连接，摇杆1-10另一端与连杆1-11中点相连接，腿杆1-15一端与连杆1-11另一端相连接，腿杆1-15另一端穿过滑块1-13及底板1-1上的槽孔与地面垂直接触，滑块1-13安装在导杆1-12上，且滑动方向与底座1-1面平行，导杆1-12两端与导杆支架1-14固定，支架1-14固定在底座1-1上。附图3为腿单元1的俯视图，所述的曲柄1-9、摇杆1-10、连杆1-11、导杆1-12、滑块1-13空间上呈平行布置，避免相互运动干扰。附图4为腿单元1的机构运动示意图，所述的传动支架1-3、曲柄1-9、摇杆1-10、连杆1-11、导杆1-12、滑块1-13以及腿杆1-15构成铰链六杆机构。所述的连杆1-11的长度是摇杆1-10的两倍，曲柄1-9的转动实现腿杆1-15另一端在运动平面内形成下方近似直线、上方为曲线的运动轨迹，实现机器人的行走动作。多个腿单元1通过连接板2连接，实现不同形式的多足机器人的重新构成，附图5所示为重构形成的矩形八足行走机器人的示意图，附图6所示为重构形成的菱形八足行走机器人的示意图。
工作原理：根据应用环境要求，多个腿单元1通过连接板2的连接，构成所需形式的多足机器人，器人行走中，腿单元1中的电机1-6转动通过联轴器1-4带动第一齿轮1-2的转动，第一齿轮1-2与第二齿轮1-7啮合传动，第二齿轮1-7与第三齿轮1-8啮合传动并带动曲柄1-9转动，曲柄1-9转动实现摇杆1-10的往复摆动以及连杆1-11的平面运动，连杆1-11通过腿杆1-15带动滑块1-13在导杆1-12上滑动，从而实现腿杆1-15行走动作，由于所述的腿单元1中的两个曲柄1-9呈180度相位角安装，实现了两个腿杆1-15的交替行走动作，且保证任意时刻腿单元1中有一个腿杆1-15支撑。可重构多足机器人行走中，通过调整不同腿单元1中电机1-6转速以及转向，实现了可重构多足机器人的前进、后退以及转向动作，且保证任意时刻可重构多足机器人有多个腿杆1-15支撑。