CN201329912Y - 一种三杆两足步行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三杆两足步行机构。解决了现有两足步行机器人结构复杂，实现步行需要多个动力源，控制难度大等问题。本实用新型提出的两足步行机构由三个机件构成，其中两个机件分别作为左足(1)和右足(2)，分别以转动副与中间连杆(3)连接。由一个电动机(4)作为动力机，安装在其中一足之上，通过转动副驱动中间连杆做回转运动。本实用新型结构极为简单，只用一个动力机驱动实现两足接地步行，易于制造和工程实现。

Description

一种三杆两足步行机构

技术领域

本实用新型涉及一种步行机器人，具体涉及一种三杆两足步行机构。

背景技术

迄今为止，在步行机器人的研究领域，2001年Hayashi R，Tsujio S.提出的弹跳机器人是组成结构最为简单的一种。它由二个机件和一个转动副组成，一个构件设计成倒“T”字形作为身体，另一个构件类似手臂，由一个电机驱动手臂摆动产生离心力实现弹跳运动。

在此概念基础上Hayashi R，Tsujio S又提出一种由三个机件和二个转动副组成的弹跳机器人。二个电机分别驱动二个转动副，通过不同的摆臂方式可以改变其行进方向。

早在20世纪80年代，Raibert M.H.曾提出一种由三个机件、一个转动副和一个移动副组成的活塞式弹跳机器人。一个构件作为身体，由转动副与腿部相连，腿部结构是一个活塞缸。二个电机分别驱动转动副和移动副实现弹跳运动。

1993年，中国专利CN2131579Y公开了一种由摇杆、铰链轴和左右脚组成的玩具步行机构。其机构学特征及驱动方式与Hayashi R，Tsujio S提出的第二种弹跳机器人不同之处在于：两个转动副轴线沿竖直方向；没有动力机驱动，是一种机械步行机构。通过在摇杆中间重力施加点施加重力作用，实现模仿动物摇摆前进的动作。

2002年，Eiichi Yoshida，Satoshi Murata等人在研究一种自重构机器人工作中，涉及到一种移动机构单元。该单元的机构学特征及驱动方式与Hayashi R，Tsujio S提出的第二种弹跳机器人完全相同：由三个机件和二个转动副组成，二个电机分别驱动二个转动副。若将两个交替接地机件作为两个足，则可视为一种两足步行机器人。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是使用尽可能少的杆件和电机，实现类人两足步行。本实用新型提供了一种仅由三个机件构成且只由一个电机驱动，实现两足步行的步行机构。

本实用新型采用的技术方案是：

一种三杆两足步行机构，由左足、右足、中间连杆、电机组成，其特征在于：电机固定在左足或右足内壁之上，电机输出轴与左足或右足壁上的孔间隙配合，形成一个转动副；电机输出轴与中间连杆的一端连接，中间连杆的另一端与右足或左足壁上的孔间隙配合，形成另一个转动副。

所述的左足或右足两足的形状为正方体、长方体或其它底面为平面的组合立体形状。

所述的两个转动副轴线在高度方向上一致。

所述的两足步行机构具有两个自由度，仅用一个动力机进行驱动，是一种欠驱动机构，能够两足交替迈步实现类人步行。

本实用新型的有益效果为：

所述的两足步行机构只用三个机件即实现了两足步行功能，结构极为简单，易于制造和工程实现；该两足步行机构只用一个动力机进行驱动，在欠驱动方式下实现步行，亦相当简单，对相应控制系统的要求也显著降低；该两足步行机构实现了类似爬行的步态，在崎岖、松软的某些特定路面环境下，具有一定优势。同时证明了具有三杆两转动副的连杆机构在欠驱动条件下实现类人两足步行，为步行机器人家族增添了一个结构极为简单的新成员。

附图说明

图1是三杆两足步行机构直行的三维图。

图2是三杆两足步行机构直行的主视图。

图3是三杆两足步行机构直行的俯视图。

图4是图2的B-B剖视图。

图5是图2的A放大图。

图6是三杆两足步行机构直行的起始状态。

图7是三杆两足步行机构直行时的左足抬起，向前运动状态。

图8是三杆两足步行机构直行时的左足抬起至最高状态。

图9是三杆两足步行机构直行时的左足落地状态。

图10是三杆两足步行机构直行时的右足抬起，向前运动状态。

图11是三杆两足步行机构直行时的右足抬起至最高状态。

图12是三杆两足步行机构直行时的右足落地状态。

图13是三杆两足步行机构绕圈步行的三维图。

图14是三杆两足步行机构绕圈步行示意图

图中：左足1、右足2、中间连杆3、电机4。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型及实施例作详细说明。

图1～图5所示为本实用新型三杆两足步行机构直行的一个实施例，该三杆两足步行机构的左足、右足分别以转动副与中间连杆连接，且两转动副的轴线平行布置。

一种三杆两足步行机构，由左足1、右足2、中间连杆3、电机4组成。电机4固定在左足1或右足2内壁之上，电机4输出轴与左足1或右足2壁上的孔间隙配合，形成一个转动副；电机4输出轴与中间连杆3的一端连接，中间连杆3的另一端与右足2或左足1壁上的孔间隙配合，形成另一个转动副。

所述左足1或右足2两足的形状为正方形、长方形或其它底面为平面的组合立体形状。

所述两个转动副轴线在高度方向上一致。

上述三杆两足步行机构直行过程：

起始状态见图6，双足完全接触地面，左足抬起，向前运动，双足向左足一侧发生侧倾，并产生相应的扭转，见图7，左足抬起至最高，见图8，左足落地，见图9；

右足抬起，向前运动，双足向右足一侧发生侧倾，并产生与前半周期相反方向的扭转，见图10，右足抬起至最高，见图11，右足落地，见图12；

至此该两足步行机构完成一个步行周期，重新回到原行进方向上。这样实现了一个直行周期，图6～图12是三杆两足步行机构一个直行周期的分解图。

图13是三杆两足步行机构绕圈步行的一个实施例，左足、右足分别以转动副与中间连杆连接，两转动副的轴线布置成一定角度。

上述三杆两足步行机构绕圈步行过程，与前述相同，见图14。

Claims (3)

1.一种三杆两足步行机构，由左足(1)、右足(2)、中间连杆(3)、电机(4)组成，其特征在于：电机(4)固定在左足(1)或右足(2)内壁之上，电机(4)输出轴与左足(1)或右足(2)壁上的孔间隙配合，形成一个转动副；电机(4)输出轴与中间连杆(3)的一端连接，中间连杆(3)的另一端与右足(2)或左足(1)壁上的孔间隙配合，形成另一个转动副。

2.根据权利要求1所述的一种步行机构，其特征在于：左足(1)或右足(2)两足的形状为正方体、长方体或其它底面为平面的组合立体形状。

3.根据权利要求1所述的一种步行机构，其特征在于：两个转动副轴线在高度方向上一致。

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