[发明专利]一种四足双臂机器人及其运行模式

说明书

一种四足双臂机器人及其运行模式，该四足双臂机器人包括两个机械臂、前腿和后腿；两个机械臂集成安装在四足平台上，两个机械臂前后布置，单个机械臂为三臂俯仰运动的五自由度机械臂，分别安装在前腿处机身上方与后腿处机身上方；前腿和后腿设置于四足平台的下部；其运行模式为：静态时两机械臂收缩处于交叉状态，动态作业时两个机械臂具有独立工作、同步工作以及协同工作三种工作模式；进行前后方向的操作任务时由单臂独立完成；进行侧方向的操作任务时由双臂协作完成。本发明中两个机械臂前后布置，静态时两个机械臂保持交叉状态，使得机器人结构紧凑，减轻重量，增加了机器人的运动稳定性，增加了机器人协同作业有效范围以及抓取能力。

技术领域

本发明涉及一种具有四足双臂的协作型处置液压机器人，属于液压四足机器人领域。

背景技术

轮臂式机器人可以在平坦地形上顺利作业，但是在穿越复杂地形进行作业时，轮臂式机器人就会无能为力，而足臂式机器人在此方面具有很大的发展潜力。

在执行复杂多样的灵巧操作任务时，四足单臂机器人会存在自由度少，工作空间小，单臂负载能力不足等问题，无法顺利执行任务。相比于四足单臂机器人，四足双臂机器人具有更多的自由度、更大的工作空间、更强的负载能力，适用于完成此类任务。

目前，四足机器人在实际应用中比较成熟的拓扑结构共分四种：前膝后肘、前肘后膝、双肘式和双膝式；双臂机器人在实际应用中的机械臂布局多为人马式，这种机械臂布局需要配重来保持平衡，而且工作空间较小。

四足双臂可以完成更为复杂的任务，相应的对机器人的设计提出了更高的要求，双臂以何种方式装载能够在保持四足机器人平衡的同时具有更大的工作空间，成为了一个非常重要的研究课题。

发明内容

本发明针对现有四足机器人技术存在的不足，提供一种能够增加运动稳定性、协同作业有效范围以及抓取能力的四足双臂机器人。

本发明的四足双臂机器人，采用以下技术方案。

该四足双臂机器人，包括两个机械臂、前腿和后腿；两个机械臂集成安装在四足平台上，两个机械臂前后布置，单个机械臂为三臂俯仰运动的五自由度机械臂，分别安装在前腿处机身上方与后腿处机身上方；前腿和后腿设置于四足平台的下部。

所述机械臂采用开链式关节型结构，包括基座、大臂、小臂、手腕和手爪，基座与所述四足平台固定连接，大臂的一端连接基座，小臂一端连接大臂，一端连接手腕，手腕与手爪连接。大臂、小臂、手腕和手爪之间均可旋转。

所述前腿和后腿为驱动、传感、管路的结构一体化腿，参见CN110816707A公开的《液压驱动足式机器人驱动、传感、管路的结构一体化腿》。

所述五自由度分别为腰部回转关节、肩部俯仰关节、肘部俯仰关节、腕部回旋关节以及手爪旋转关节。五自由度可以使得末端手爪实现空中不同位姿，且手爪最大开合达到300mm，能够保证液压双臂机器人协同作业。

所述前腿和后腿为双肘式结构。

上述四足双臂机器人的运行模式为：

静态时两机械臂收缩处于交叉状态；动态作业时，两个机械臂具有独立工作、同步工作以及协同工作三种工作模式；进行前后方向的操作任务时，由单臂独立完成；进行侧方向的操作任务时，由双臂协作完成。

所述独立工作模式，是指每个机械臂独立工作，只要工作过程中没有碰撞和干涉，各个机械臂独立规划自己的运动和逻辑。

所述同步工作(半协同工作)，是指机械臂在工作过程中有严格的时序要求或者基于点位的相对位置要求，分成两大类协同，一种是两个机械臂在工作的过程中，针对特定的工作点与区域和/或特定的工作工件有严格的时序要求，或者要求交替工作，或者要求并行工作；一种是两个机械臂在工作过程中有相对的点位位置要求，一个机械臂工作时需要另一个机械臂在某一个确定的位置，或者在既定轨迹上的非实时同步工作。