[发明专利]一种四足机器人及腿部关节结构

说明书

本发明公开了一种四足机器人及腿部关节结构，四足机器人包括机器人平台和设于机器人平台下方的四个足，每个足均包括依次相连的侧摆、大腿和小腿，侧摆固定安装在机器人平台，大腿和小腿之间通过大连杆、小连杆和液压缸相连，大连杆分别通过第一铰链和第二铰链与大腿和小腿相连，小连杆分别通过第四铰链和第五铰链与大腿和小腿相连，大连杆和小连杆交叉设置，大连杆还设有第三铰链，第三铰链位于大腿和小腿弯曲的内侧，所述液压缸一端与第三铰链相连，另一端通过第六铰链安装在大腿中部。通过本发明腿部关节结构，使其具有较小的转弯半径，使得采用较小的液压缸行程即可完成关节的完整行走弯曲动作。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种多足机器人，具体涉及一种四足机器人及腿部关节结构。

背景技术

在四足机器人领域中，由于对其工作任务的需求不同，从而使得四足机器人的结构设计驱动设计也相应不同。对于负载相应较小的四足机器人，要求其运动性能高的四足机器人通常采用电机驱动其关节转动，优点是关节活动范围相对较大，通过性能更强，能适应更多复杂的环境。而对于高负载的四足机器人，通常采用液压缸驱动，但由于液压缸行程有限，其关节灵活度远不及电机驱动的关节。对于一些需要关节大幅收缩或大幅扩展的环境，液压缸驱动的高负载四足机器人很难完成对其的通过任务。

发明内容

考虑到高负载的四足机器人采用液压缸驱动，其关节活动范围相对较小，难以通过一些十分恶劣的运动环境，本发明的目的是设计了一套连杆机构，使得液压缸能在较短的行程内推动关节，关节能够获得较大的活动范围，从而能实现高负载的四足机器人拥有较高的运动性能，并在足末端安装了液压减震器，实现被动柔顺效果，从而适应更多的环境。

为实现上述目的，本发明所采用的的技术方案是：

一种腿部关节结构，包括大腿和小腿，其特征在于：所述大腿和小腿之间通过大连杆、小连杆和液压缸相连，所述大连杆一端与大腿端部铰接形成第一铰链，另一端与小腿端部铰接相连形成第二铰链，所述小连杆一端与大腿端部铰接形成第四铰链，另一端与小腿端部铰接相连形成第五铰链，所述大连杆和小连杆在大腿和小腿之间交叉分布，所述大连杆还设有与第一铰链和第二铰链呈三角形分布的第三铰链，第三铰链位于大腿和小腿弯曲的内侧，所述液压缸一端与第三铰链相连，另一端通过第六铰链安装在大腿中部。

作为改进，所述大连杆为三角形板，第一铰链、第二铰链和第三铰链分别位于三角形板的三个顶点处。

作为改进，所述三角形板为锐角三角形。

作为改进，所述大连杆有两个，两个三角形板位于大腿和小腿端部的两侧，小连杆位于两个三角形板中间，以获得大腿和小腿稳定结构。

一种利用上述腿部关节结构的四足机器人，其特征在于：包括机器人平台和设于机器人平台下方的四个足，每个足均包括大腿、小腿和侧摆，所述侧摆固定安装在机器人平台四角底部，大腿通过弯曲关节安装在侧摆上，小腿顶部通过腿部关节结构安装在大腿底部，所述小腿底部着地行走。

作为改进，所述大腿和侧摆之间也通过腿部关节结构相连，此时将腿部关节结构中的大腿替换为侧摆，小腿替换为大腿。

作为改进，所述小腿底部设有液压减震器，通过液压减震器减少小腿与行走地面硬接触。

作为改进，所述机器人平台上还设有液压油系统和控制器，通过液压油系统控制所有腿部关节结构的液压缸动作，通过控制器控制四个足按照行走方式弯曲伸缩，完成行走功能。

本发明有益效果是：