專利名稱：一種可翻滾四足機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有圓弧外形的多段軀干結(jié)構(gòu)的足式機(jī)器人，具體地說，涉及一種具有翻滾能力的四足行走機(jī)器人。
背景技術(shù)：
發(fā)明專利CN1295907A中公開了一種可自主滾動(dòng)的球形機(jī)器人，該機(jī)器人具有圓球形狀的外形，能夠在內(nèi)置電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下滾動(dòng)翻轉(zhuǎn)。而且具有運(yùn)動(dòng)速度快，運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)和能量消耗小的特點(diǎn)。但是與足式步行機(jī)器人相比，該機(jī)器人只能在相對平整的地面上運(yùn)動(dòng)，對于不同地形的適應(yīng)性較弱?，F(xiàn)有公開的文獻(xiàn)，在“對于滾動(dòng)式雙足圓形機(jī)器人的準(zhǔn)靜態(tài)滾動(dòng)控制”(《2008年IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化國際會(huì)議》論文)中，公開了一種盤式滾動(dòng)機(jī)器人，該滾動(dòng)機(jī)器人可以將身體的各個(gè)部件關(guān)節(jié)進(jìn)行折疊，組成一個(gè)圓盤形狀進(jìn)行滾動(dòng)，也可以進(jìn)行雙足行走。但該 機(jī)器人與四足機(jī)器人相比，行走能力較弱。目前，大部分的足式機(jī)器人采用剛性的軀體結(jié)構(gòu)，整個(gè)軀干為剛性整體；這樣的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性差，身體各部分的活動(dòng)范圍也較小。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服足式機(jī)器人在采用剛性的軀體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活性差，軀體各部件關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍小的問題。本發(fā)明提出一種可翻滾四足機(jī)器人，其目的是將足式行走機(jī)器人和球形滾動(dòng)機(jī)器人的特征相結(jié)合，既具有足式機(jī)器人適應(yīng)性強(qiáng)，又具有球形滾動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定、速度快的雙重優(yōu)勢。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括頭部、前軀干、中軀干、后軀干、尾部、肩部、大腿、小腿；頭部、前軀干、中軀干、后軀干和尾部的兩側(cè)各自設(shè)有相互平行的直立側(cè)板，側(cè)板上外緣呈圓弧形；肩部固定在前軀干和后軀干的兩側(cè)，且與四條結(jié)構(gòu)相同的腿部連接；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)各部件之間產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各部件圓弧形側(cè)板外緣處于相切狀態(tài)；所述頭部的直立側(cè)板固定在矩形箱體兩側(cè)，兩直立側(cè)板后端下部設(shè)有對稱的軸孔，頭部與前軀干固連；所述前軀干和所述后軀干為結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)部件，前軀干、后軀干的直立側(cè)板分別固定在兩個(gè)矩形箱體兩側(cè)，兩個(gè)矩形箱體的前端設(shè)有方形凸臺固定轉(zhuǎn)軸，矩形箱體的后端為凸出的長方體，前部設(shè)有固定轉(zhuǎn)軸；所述中軀干的直立側(cè)板固定在H形的內(nèi)襯板上，前后兩端設(shè)有對稱的軸孔；前軀干和后軀干分別與中軀干的兩端固連；所述尾部的直立側(cè)板固定在凹形的內(nèi)襯板上，前端設(shè)有對稱的軸孔，尾部的前端與后軀干固連；所述肩部為矩形箱體，頂端部的外側(cè)設(shè)有圓弧形側(cè)板，下端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸與大腿上端部固連；
所述大腿為H形板件，兩端設(shè)有對稱的軸孔，大腿的一側(cè)邊設(shè)有圓弧側(cè)板；大腿上端部與肩部固連，大腿下端部與小腿上端部連接；前軀干和后軀干與兩側(cè)肩部的矩形箱體內(nèi)固定安裝伺服電機(jī)，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)器人首先將腿部進(jìn)行折疊，呈俯臥的狀態(tài)；并控制伺服電機(jī)，使頭部、前軀干、中軀干、后軀干和尾部各部件之間產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使各部件圓弧形側(cè)板外緣處于相切狀態(tài)，機(jī)器人的整體形成一個(gè)完整的圓形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)沿身體縱向的滾動(dòng)。肩部上側(cè)、大腿和小腿的外側(cè)為圓弧形結(jié)構(gòu)，機(jī)器人的整體為一個(gè)近似圓形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿著身體的側(cè)向滾動(dòng)。有益效果本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人，將足式行走機(jī)器人和球形滾動(dòng)機(jī)器人的特點(diǎn)相結(jié)合，機(jī)器人的頭部、前軀干、中軀干、后軀干和尾部之間采用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，頭部與三段軀干體和 尾部的兩側(cè)固定相互平行的直立側(cè)板，側(cè)板上外緣呈圓弧形；肩部固定在前軀干和后軀干的兩側(cè)，且與四條結(jié)構(gòu)相同的腿部連接；伺服電機(jī)控制各部件之間產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各部件圓弧形側(cè)板外緣處于相切狀態(tài)；機(jī)器人在不平坦的非結(jié)構(gòu)性地形環(huán)境中，采用四足行走的方式；在較為平坦的地形中，采用翻滾的運(yùn)行方式。既具有足式機(jī)器人適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，又具有球形滾動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定、速度快的優(yōu)勢。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明一種可翻滾四足機(jī)器人作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4為本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人團(tuán)身翻滾立體圖。圖5為本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人整體團(tuán)身側(cè)視圖。圖6為本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人整體正視圖。圖7為本發(fā)明的前軀干示意圖。圖8為本發(fā)明的中軀干示意圖。圖9為本發(fā)明的頭部示意圖。圖10為本發(fā)明的尾部示意圖。圖11為本發(fā)明的肩部示意圖。圖12為本發(fā)明的大腿和小腿連接示意圖。圖中I.頭部 2.前軀干 3.中軀干 4.后軀干 5.尾部6.肩部 .大腿8.小腿
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例是一種可翻滾四足機(jī)器人。參閱圖I、圖2、圖3，本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人，由頭部I、前軀干2、中軀干3、后軀干4、尾部5、肩部6、大腿7、小腿8和伺服電機(jī)組成；其中，大腿7和小腿8相連接，四條腿的結(jié)構(gòu)完全相同。頭部I、前軀干2、中軀干3、后軀干4和尾部5的兩側(cè)各自設(shè)有相互平行的直立側(cè)板，側(cè)板上外緣呈圓弧形；肩部5固定在前軀干2和后軀干4的兩側(cè)，且與四條結(jié)構(gòu)相同的腿部連接；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)各部件之間產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各部件圓弧形側(cè)板外緣處于相切狀態(tài)。頭部I的直立側(cè)板相互平行固定在矩形箱體兩側(cè)，側(cè)板的上緣為圓弧形狀，頭部I的兩側(cè)直立側(cè)板后端下部設(shè)有對稱的軸孔，與前軀干2上的轉(zhuǎn)軸相連接，見圖9。參見圖3、圖7、圖8、圖10，本發(fā)明可翻滾四足機(jī)器人的前軀干2和后軀干4為結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)部件，前軀干2和后軀干4的直立側(cè)板分別固定在兩個(gè)矩形箱體兩側(cè)，兩個(gè)矩形箱體的前端設(shè)有方形凸臺，且固定有貫通的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端各有一段突出于凸臺兩側(cè)；矩形箱體的后端為凸出的長方體，前部設(shè)有貫通的轉(zhuǎn)軸；中軀干3的直立側(cè)板固定在H形的內(nèi)襯板上，前后兩端設(shè)有對稱的軸孔；前軀干2和后軀干4分別與中軀干3的兩端固連，尾部5的一端與后軀干4固連，前軀干2和后軀干4的矩形體內(nèi)安裝伺服電機(jī)，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 如圖12和圖11所示，四足機(jī)器人的腿部由大腿7和小腿8構(gòu)成，大腿7和小腿8之間采用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，大腿7和小腿8可前后擺動(dòng)。大腿7為H形板件，大腿7的兩端設(shè)置對稱的軸孔，一端與肩部6的轉(zhuǎn)軸固定連接,另一端與小腿8的轉(zhuǎn)軸固定連接,大腿7的一側(cè)邊固定有圓弧側(cè)板；肩部6與大腿7相連接的部分為矩形結(jié)構(gòu)件，設(shè)置有貫通的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端各有突出的一段與大腿7上部H形結(jié)構(gòu)件的軸孔相固連。矩形箱體的內(nèi)部安裝有伺服電機(jī)，通過齒輪傳動(dòng)能夠帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使相互連接的結(jié)構(gòu)件偏轉(zhuǎn)一定的角度。如圖10所示，尾部5兩側(cè)有相互平行的直立側(cè)板，側(cè)板的上緣為圓弧形。尾部5的一端有對稱的軸孔，與后軀干4上的轉(zhuǎn)軸相固連。所述尾部的直立側(cè)板固定在凹形的內(nèi)襯板上，前端設(shè)有對稱的軸孔，尾部的前端與后軀干固連；如圖11所示，肩部為矩形箱體，頂端的外側(cè)設(shè)有圓弧形側(cè)板，下端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸與大腿上端部固連；肩部6的上端為直立側(cè)板，側(cè)板的上緣為圓弧形，肩部6對稱的固定在前軀干2和后軀干4的兩側(cè)，肩部6下端安裝有貫通的轉(zhuǎn)軸，兩端各有一部分突出，轉(zhuǎn)軸的兩端與大腿7上的軸孔相固連。肩部6的內(nèi)部安裝有伺服電機(jī)，通過齒輪傳動(dòng)能夠帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使腿部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。肩部6結(jié)構(gòu)固定焊接在前軀干2和后軀干4的兩側(cè)。如圖4、圖5、圖6所示，機(jī)器人首先將腿部進(jìn)行折疊，呈俯臥的狀態(tài)；并控制伺服電機(jī)使頭部I、前軀干2、中軀干3、后軀干4和尾部5的各部件之間發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使部件的圓弧形側(cè)板的外緣處于相切的狀態(tài)，機(jī)器人的整體形成一個(gè)完整的圓形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)沿著身體縱向的滾動(dòng)。肩部6上側(cè)、大腿7和小腿8的外側(cè)為圓弧形結(jié)構(gòu)，機(jī)器人的整體為一個(gè)近似圓形結(jié)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿著身體的側(cè)向滾動(dòng)。當(dāng)機(jī)器人的四肢著地站立時(shí)，從機(jī)器人的正面看，整體為一個(gè)近似圓形結(jié)構(gòu)。機(jī)器人在不平坦的非結(jié)構(gòu)性地形環(huán)境中，采用四足行走的方式；在較為平坦的地形中，采用翻滾的運(yùn)行方式。
權(quán)利要求
1.一種可翻滾四足機(jī)器人，其特征在于包括頭部、前軀干、中軀干、后軀干、尾部、肩部、大腿、小腿；頭部、前軀干、中軀干、后軀干和尾部的兩側(cè)各自設(shè)有相互平行的直立側(cè)板，側(cè)板上外緣呈圓弧形；肩部固定在前軀干和后軀干的兩側(cè)，且與四條結(jié)構(gòu)相同的腿部連接；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)各部件之間產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各部件圓弧形側(cè)板外緣處于相切狀態(tài)； 所述頭部的直立側(cè)板固定在矩形箱體兩側(cè)，兩直立側(cè)板后端下部設(shè)有對稱的軸孔，頭部與前軀干固連； 所述前軀干和所述后軀干為結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)部件，前軀干、后軀干的直立側(cè)板分別固定在兩個(gè)矩形箱體兩側(cè)，兩個(gè)矩形箱體的前端設(shè)有方形凸臺固定轉(zhuǎn)軸，矩形箱體的后端為凸出的長方體，前部設(shè)有固定轉(zhuǎn)軸；所述中軀干的直立側(cè)板固定在H形的內(nèi)襯板上，前后兩端設(shè)有對稱的軸孔；前軀干和后軀干分別與中軀干的兩端固連； 所述尾部的直立側(cè)板固定在凹形的內(nèi)襯板上，前端設(shè)有對稱的軸孔，尾部的前端與后軀干固連；· 所述肩部為矩形箱體，頂端部的外側(cè)設(shè)有圓弧形側(cè)板，下端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸與大腿上端部固連； 所述大腿為H形板件，兩端設(shè)有對稱的軸孔，大腿的一側(cè)邊設(shè)有圓弧側(cè)板；大腿上端部與肩部固連，大腿下端部與小腿上端部連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可翻滾四足機(jī)器人，其特征在于前軀干和后軀干與兩側(cè)肩部的矩形體內(nèi)固定安裝伺服電機(jī)，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可翻滾四足機(jī)器人，機(jī)器人的頭部、前軀干、中軀干、后軀干和尾部之間采用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，頭部與三段軀干體和尾部的兩側(cè)固定相互平行的直立側(cè)板，側(cè)板上外緣呈圓弧形；肩部固定在前軀干和后軀干的兩側(cè)，且與四條結(jié)構(gòu)相同的腿部連接；伺服電機(jī)控制各部件之間產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，各部件圓弧形側(cè)板外緣處于相切狀態(tài)；機(jī)器人整體形成完整的圓形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)沿身體縱向的滾動(dòng)。肩部上側(cè)、大腿與小腿的外側(cè)為圓弧形，機(jī)器人的整體為近似圓形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿身體側(cè)向的滾動(dòng)。本發(fā)明將足式行走機(jī)器人和球形滾動(dòng)機(jī)器人的特征相結(jié)合，既具有足式機(jī)器人適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，又具有球形滾動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定、速度快的優(yōu)勢。
文檔編號A63H29/22GK102728066SQ20121023708
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者馮華山, 張曉宇, 王潤孝, 秦現(xiàn)生, 童翔, 翟明敏, 苗新聰, 譚小群 申請人:西北工業(yè)大學(xué)