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原文传递基于五连杆机构的四足机器人及步态控制方法

专利名称：	基于五连杆机构的四足机器人及步态控制方法
摘要：	基于五连杆机构的四足机器人，包括躯干、腿、摆动机构和夹板机构；躯干为矩形框架；四条腿两两对称安装在躯干的前端两侧和后端两侧；摆动机构设置在躯干上；夹板机构固接在摆动架上，其随摆动架的摆动而在竖直平面上做弧形轨迹运动。一种步态控制方法，应用于上述的基于五连杆机构的四足机器人，包括前进步态及原地旋转步态。本发明优点在于，腿部结构相对简单，稳定可靠，分别控制平面五连杆机构中的连杆A和连杆B转动，即可实现平面五连杆机构的变形，进而实现单条腿的向前迈、向后迈、原地踏步及平移等动作，再通过四条腿对不同动作的搭配组合即可实现四足机器人的前进、后退、转弯及原地掉头等运动功能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	南华大学
发明人：	杨毅;陈超凡;陈俊文;曾俊豪;王柳丰;刘胜;宁锌檬;龙发勇;龚孝敏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910421942.X
公开号：	CN110091936A
代理机构：	衡阳市科航专利事务所
代理人：	刘政旺
分类号：	B62D57/032(2006.01);B;B62;B62D;B62D57
申请人地址：	421001 湖南省衡阳市蒸湘区常胜路28号
主权项：	1.基于五连杆机构的四足机器人，其特征是：包括躯干(1)、腿、摆动机构和夹板机构；躯干(1)为矩形框架；四条腿两两对称安装在躯干(1)的前端两侧和后端两侧；腿包括连杆A(21)、连杆B(22)、连杆C(23)、连杆D(24)、驱动电机A(25)及驱动电机B(26)，驱动电机A(21)和驱动电机B(22)固定安装在躯干(1)侧边处，并处在同一水平高度，连杆A(21)、连杆B(22)、连杆C(23)及连杆D(24)依次铰接而形成平面五连杆机构，连杆A(21)与驱动电机A(25)的机轴连接，其在驱动电机A(25)的驱动下摆动，进而带动平面五连杆机构变形，连杆B(22)与驱动电机B(26)的机轴连接，其在驱动电机B(26)的驱动下摆动，进而带动平面五连杆机构变形；摆动机构设置在躯干(1)上，其包括轴座(31)、蜗杆座(32)、驱动电机C(33)、转轴(34)、涡轮(35)、摆动架(36)及蜗杆(37)；轴座(31)、蜗杆座(32)和驱动电机C(33)均固定安装在躯干(1)上；转轴(34)两端活动安装在轴座(31)上；涡轮(35)和摆动架(36)均固定安装在转轴(34)上；蜗杆(37)一端活动安装在蜗杆座(32)上，另一端与驱动电机C(33)的机轴连接，并与涡轮(35)啮合；夹板机构固接在摆动架(36)上，其随摆动架(36)的摆动而在竖直平面上做弧形轨迹运动。 2.如权利要求1所述的基于五连杆机构的四足机器人，其特征是：夹板机构包括第一夹板(41)、第二夹板(42)、弹性元件(43)、抵杆(44)及转销(45)；第一夹板(41)与第二夹板(42)分别在后端铰接，第一夹板(41)上设有供抵杆穿过的通槽(411)，第一夹板(41)内表面上设有用于抵住抵杆的凸台(412)，第一夹板(41)前端设有铁块(413)，第二夹板(42)前端设有与第一夹板(41)前端的铁块(413)相对应的磁铁(421)，定义第一夹板(41)与第二夹板(42)相对的一面为各自的内表面，定义第一夹板(41)与第二夹板(42)相背的一面为各自的外表面；弹性元件(43)一端连接在第一夹板(41)的内表面上，另一端连接在第二夹板(42)的内表面上，抵杆(44)在一端通过转销(45)活动连接在第二夹板(42)的前端；夹板机构可在张开状态和合拢状态之间切换，当夹板机构处在张开状态时，第一夹板(41)与第二夹板(42)形成50-80°的夹角，抵杆(44)端头抵在第一夹板(41)内表面上的凸台(412)上，弹性元件(43)处在拉伸状态；当夹板机构处在合拢状态时，第一夹板(41)与第二夹板(42)贴合，第一夹板(41)通过前端的铁块(413)与第二夹板(42)前端的磁铁(421)吸合固定，抵杆(44)端头从第一夹板(41)的通槽(411)中穿出。 3.如权利要求2所述的基于五连杆机构的四足机器人，其特征是：连杆A(21)与连杆B(22)与连杆C(23)与连杆D(24)之间的长度比为1：3：3：1。 4.如权利要求2或3所述的基于五连杆机构的四足机器人，其特征是：弹性元件(43)为橡皮筋。 5.如权利要求4所述的基于五连杆机构的四足机器人，其特征是：连杆B(22)与连杆C(23)的铰接处连接有缓冲橡胶块(27)。 6.一种步态控制方法，应用于权利要求1-5中任一项所述的基于五连杆机构的四足机器人，包括前进步态及原地旋转步态，其特征是，步骤分别如下：前进步态：1、控制躯干前端右侧腿和躯干后侧左侧腿同时向前迈出；2、再控制躯干前端左侧腿和躯干后侧右侧腿同时向前迈出，同时带动躯干向前移动一个步距，即完成前进步态控制的一个循环；原地旋转步态：1、控制躯干前端左侧腿向后迈出一步，躯干后端右侧腿向前迈出一步，在前端左侧腿和右端后侧腿迈步的过程中，另外两条腿始终与地面接触并保持不动；2、再控制躯干前端左侧腿和躯干后端右侧腿同时在地面上摩擦移动，以返回迈步之前的状态，从而为躯干施加了一个旋转的力偶系；在前端左侧腿和后端右侧腿摩擦移动的同时，控制另外两条腿交替做竖直上下运动的原地踏步动作，即可使躯干进行旋转。
所属类别：	发明专利