[发明专利]一种六足步行机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种六足步行机器人。

背景技术

移动机器人所采用的运动方式主要包括轮式、履带式、足式、混合式等运动形式，其中以轮式机器人应用最为广泛。众所周知，轮式机器人具有速度快、稳定性好、易控制等优点，但是其对环境要求较高，要求地面状况相对平坦、连续，因而其应用有其局限性。虽然履带式机器人一定程度上弱化了这一问题，但并不能从本质上克服，同时相对笨重而触地面积较大的履带往往还带来了破坏地表原状等一系列新的问题。而多足步行机器人能够在不平的路面上稳定行走，可以取代轮式和履带式机器人完成一些非结构性的复杂环境中的运输作业。相比轮式和履带式的行走车辆和机构，多足步行机器人仅需要一些断续、离散的落足点，因而可以像动物一样跨越障碍，通过崎岖、松软或泥泞的地面，因而多足步行机器人具有更强的对在复杂地表上行走的适应能力，其良好的环境适应性和运动灵活性使的多足步行机器人的研究在近一个世纪得到了广泛的重视。

自20世纪80年代机器人学开拓者、美国著名机器人学家R．B．McGhee等开始研究四足步行机器人以来，多足步行机器人的研究一直受到众多学者关注。在国外，近年来涌现出了一大批技术日渐进步的多足步行机器人，日本东京工业大学Shigeo Hirose团队的四足步行机器人TITAN，美国密歇根大学、卡内基梅隆大学、UC伯克利大学和加拿大McGitl大学组成的研究组的仿生自主机器人Rhex，西班牙CSIC研究议会的IAI研究中心Gonzalez de Santos团队研制的Silo4和Silo6扫雷机器人，Boston Dynamics公司推出的BigDog军用机器人等。

在国内，中国科学院长春光学精密机械研究所、中科院沈阳自动化研究所、清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等单位和院校都先后开展了机器人技术的研究，并在多足步行机器人技术的发展上也取得了较大的成果，例如：中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机；中科院沈阳自动化所研制成功的水下六足步行机；清华大学开发出了 DTWN 框架式双三足步行机器人和五足爬杆机器人；上海交通科技大学研究开发了 JTUWM 系列四足行走机器人；华中科技大学研制的“4+2”多足步行机器人、MiniQuad可重构多足步行机器人。

多足步行机器人因其突出的优越性而得到众多研究机构的关注，但是现有多足步行机器人存在一些亟待解决的问题，如机械结构复杂，能量消耗大，控制复杂，不适应地形复杂、障碍丛生的非结构化环境。多足步行机器人技术还需要更进一步的研究和提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服以上问题的六足步行机器人。本发明由六足步行机器人机械本体和六足步行机器人控制系统组成。

六足步行机器人机械本体包括机架和机器人腿。机架包括机身和6个腿固定板组。机身包括机身上板和机身下板，机身上板位于机身下板正上方，机身上板和机身下板上分布有等间隔上下对称的孔，方便腿固定板组安装位置进行调节。一个腿固定板组包括两个结构相同的腿固定板，腿固定板呈直角形，腿固定板与机器人腿螺纹连接的面上分布有等间隔的孔，方便机器人腿安装位置进行调节；机身上板与腿固定板组的上端螺纹连接，机身下板与腿固定板组的下端螺纹连接；机器人腿总共6条包括第一前腿、第二前腿、第一中腿、第二中腿、第一后腿和第二后腿，每条机器人腿具有三个自由度，且结构相同，每条机器人腿与机架上的一个腿固定板组螺纹连接，每条机器人腿包括臀部、大腿、小腿和脚。其中在六足步行机器人的第一前腿、第二前腿和第一后腿、第二后腿的高度固定后，第一中腿、第二中腿的高度可以根据需要进行调整，从而使六足步行机器人行走更加平稳、灵活。

机器人腿的臀部包括第一伺服电机、第一连接件和第二连接件。第一伺服电机外壳与腿固定板组螺纹连接，第一伺服电机的输出轴与第一连接件的叉部螺纹连接，第一连接件的基部与第二连接件的基部正交且螺纹连接。第一伺服电机的输出轴转动带动第一连接件运动，从而实现机器人腿的外摆和内摆运动。

机器人腿的大腿包括第二伺服电机、第一连接板、第二连接板和第三伺服电机。第二伺服电机的输出轴与第二连接件的叉部螺纹连接，第二伺服电机的外壳同时与第一连接板和第二连接板的一端螺纹连接，第一连接板和第二连接板的另一端同时与第三伺服电机的外壳螺纹连接。第二伺服电机的输出轴转动带动大腿整体运动，实现机器人大腿的前摆和后摆运动从而完成大腿的抬起和落下动作。