[发明专利]步行机器人直行、转弯方法及其串并混联机器人腿部构型

摘要

本发明公开了一种串并混联机器人腿部构型、步行机器人及其运动方法，属于机器人领域。所述串并混联机器人腿部构型包括静平台、动平台和串并混联机构，动平台包括腿部和足部，腿部与足部之间采用第一转动副连接，第一转动副上设置有第一转动驱动器；串并混联机构包括主动驱动支链和两个从动驱动支链；主动驱动支链包括采用转动副依次连接第二转动驱动器、第一连杆、和第二连杆，第二转动驱动器竖直设置于静平台的一端，第二转动副和第三转动副上分别设置有第三转动驱动器和第四转动驱动器。本发明运动空间大、转动惯量小、腿部机构灵活运动、不发生干涉，并且能够实现机器人的前进、转弯、避障等基本功能，适合水下工作。

主权项

1.一种步行机器人的直行方法，其特征在于，所述步行机器人包括四个串并混联机器人腿部构型，所述串并混联机器人腿部构型包括静平台、动平台和设置于所述静平台与动平台之间的串并混联机构，四个串并混联机器人腿部构型依次为第一机器人腿部构型、第二机器人腿部构型、第三机器人腿部构型和第四机器人腿部构型且均匀设置在所述静平台的四周，形成四足步行机器人；所述动平台包括腿部和足部，所述腿部与足部之间采用第一转动副连接，所述第一转动副上设置有第一转动驱动器，所述第一转动副的轴线与所述静平台所在的平面平行；所述串并混联机构包括主动驱动支链和两个相对于所述主动驱动支链对称布置且位于所述主动驱动支链下方的从动驱动支链；所述主动驱动支链包括第二转动驱动器、第一连杆和第二连杆，所述第二转动驱动器竖直设置于所述静平台的一端，所述第一连杆的一端通过第二转动副连接在所述第二转动驱动器上，所述第一连杆的另一端通过第三转动副连接在所述第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端通过第四转动副连接在所述腿部上，所述第二转动副和第三转动副上分别设置有第三转动驱动器和第四转动驱动器；所述从动驱动支链包括U副、第三连杆和第四连杆，所述第三连杆的一端通过所述U副连接在所述静平台上，所述第三连杆的另一端通过第五转动副连接在所述第四连杆的一端，所述第四连杆的另一端通过第六转动副连接在所述腿部上；所述直行方法包括：步骤1：所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的抬起：所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的足部为支撑点，保持原位置不动，所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的主动驱动支链分别驱动第一机器人腿部构型的串并混联机构和第三机器人腿部构型的串并混联机构向上转动一定的角度，由此带动所述第一机器人腿部构型的动平台和所述第三机器人腿部构型的动平台上升一定的高度，完成所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的抬起运动，其中，所述第三转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向上转动一定的角度，第四转动驱动器驱动第二连杆绕所述第三转动副向上转动一定的角度；步骤2：所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的转动：所述第一机器人腿部构型的第二转动驱动器驱动主动驱动支链绕所述第二转动驱动器的轴线逆时针转动一定的角度，同时第三机器人腿部构型的第二转动驱动器驱动主动驱动支链绕所述第二转动器的轴线顺时针转动一定的角度，由此完成所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的整体转动；步骤3：所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的落下：所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的主动驱动支链分别驱动第一机器人腿部构型的串并混联机构和第三机器人腿部构型的串并混联机构向下转动一定的角度，由此带动所述第一机器人腿部构型的动平台和所述第三机器人腿部构型的动平台下降一定的高度，完成所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部构型的落地运动，其中，所述第三转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向下转动一定的角度，第四转动驱动器驱动第二连杆绕所述第三转动副向下转动一定的角度；步骤4：所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的抬起：所述第一机器人腿部构型和第三机器人腿部机器人构型的足部为支撑点，保持原位置不动，所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的主动驱动支链分别驱动第二机器人腿部构型的串并混联机构和第四机器人腿部构型的串并混联机构向上转动一定的角度，由此带动所述第二机器人腿部构型的动平台和所述第四机器人腿部构型的动平台上升一定的高度，完成所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的抬起运动，其中，所述第三转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向上转动一定的角度，第四转动驱动器驱动第二连杆绕所述第三转动副向上转动一定的角度；步骤5：所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的转动：所述第二机器人腿部构型的第二转动驱动器驱动主动驱动支链绕所述第二转动驱动器的轴线顺时针转动一定的角度，同时第四机器人腿部构型的第二转动驱动器驱动主动驱动支链绕所述第二转动器的轴线逆时针转动一定的角度，由此完成所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的整体转动；步骤6：所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的落下：所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的主动驱动支链分别驱动第二机器人腿部构型的串并混联机构和第四机器人腿部构型的串并混联机构向下转动一定的角度，由此带动所述第二机器人腿部构型的动平台和所述第四机器人腿部构型的动平台下降一定的高度，完成所述第二机器人腿部构型和第四机器人腿部构型的落地运动，其中，所述第三转动驱动器驱动第一连杆绕所述第二转动副向下转动一定的角度，第四转动驱动器驱动第二连杆绕所述第三转动副向下转动一定的角度，从而完成所述步行机器人整体的直行动作；步骤7：转至所述步骤1，准备执行下一个直行动作。