專利名稱：機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)。
從現(xiàn)有的機(jī)器人結(jié)構(gòu)看來，所采用的行走機(jī)構(gòu)大多采用輪子、履帶、搖桿等裝置，這樣的機(jī)器人沒有人腿的關(guān)節(jié)，且現(xiàn)有的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而動(dòng)作不連貫，不協(xié)調(diào)，缺乏仿生的效果。
本實(shí)用新型的目的是為克服上述不足而設(shè)計(jì)一種包括四連桿機(jī)構(gòu)、搖連桿和導(dǎo)桿組成的機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、快速、協(xié)調(diào)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，可行走、奔跑和跳躍本實(shí)用新型內(nèi)容，機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)的四連桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)長邊鉸接在支架上，四連桿機(jī)構(gòu)的上、下兩短邊上分別設(shè)有上、下?lián)u連桿，上搖連桿與可由原動(dòng)件G、Q驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)桿鉸接，上搖連桿上鉸接點(diǎn)與四連桿機(jī)構(gòu)的右上鉸接點(diǎn)A之間的距離對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)長邊中部鉸接點(diǎn)和上搖連桿下鉸接點(diǎn)間距離之比等于下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)至其F點(diǎn)間的距離對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)長邊中部鉸接點(diǎn)和下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)的距離之比，即AE∶AO=BF∶BO；上搖連桿與四連桿機(jī)構(gòu)長邊間的夾角∠EAO等于下?lián)u連桿與四連桿機(jī)構(gòu)長邊的夾角∠FBO。
機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)O也可設(shè)在四連桿機(jī)構(gòu)長邊的延長桿AO上，上搖連桿可與四連桿機(jī)構(gòu)的上短邊任意位置固定，下?lián)u連桿可與四連桿機(jī)構(gòu)的下短邊的任意位置固定并應(yīng)滿足AE平行于BF。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)(1)在E點(diǎn)得到的運(yùn)動(dòng)軌跡按鉸接點(diǎn)O的中心對(duì)稱關(guān)系在F點(diǎn)得到對(duì)應(yīng)的復(fù)制軌跡，控制E點(diǎn)按預(yù)定的軌跡動(dòng)作，就可以使F點(diǎn)按一定的軌跡運(yùn)行，反之，F(xiàn)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡亦可反應(yīng)到E點(diǎn)。
(2)E點(diǎn)作直線或曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然帶動(dòng)上搖連桿AE和四連桿長邊上部AO的夾角變化，而AE與AO的夾角變化規(guī)律可完全傳遞給下?lián)u連桿BF和四連桿長邊下部BO的夾角變化，使FB、BO的運(yùn)動(dòng)規(guī)律更符合人行走時(shí)小腿大腿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
(3)E作直線運(yùn)動(dòng)，則F點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)，E點(diǎn)作跳躍，F(xiàn)點(diǎn)則作跳躍運(yùn)動(dòng)，向E點(diǎn)輸入一定的
形軌跡和動(dòng)能，就能使F點(diǎn)形成
形運(yùn)動(dòng)軌跡，并使FB、BO的運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有仿生的效果，使機(jī)器人行走平穩(wěn)、連續(xù)、動(dòng)作協(xié)調(diào)。
(4)改變搖連桿AE、BF與桿件AO、BO的長度比例關(guān)系，可滿足機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同需要。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型機(jī)械原理示意圖。
圖3為本實(shí)用新型工作中E、F點(diǎn)軌跡示意圖。
圖4為本實(shí)用新型應(yīng)用在機(jī)器人直立行走的一種狀態(tài)。
圖5為四連桿機(jī)構(gòu)的長邊與支架的鉸接點(diǎn)位于該長邊延伸桿上的機(jī)械原理示意圖。
圖6為本實(shí)用新型在機(jī)器人直立行走中的應(yīng)用實(shí)例。
圖7為本實(shí)用新型在太空漫步機(jī)體育器械中的應(yīng)用實(shí)例。
圖8為圖7的機(jī)械原理示意圖。
圖9為四連桿機(jī)構(gòu)長邊與支架的鉸接點(diǎn)位于該長邊延長桿上及E、F點(diǎn)分別與四連桿機(jī)構(gòu)的上、下短邊連接的機(jī)械原理示意圖。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型實(shí)施例。機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)的四連桿機(jī)構(gòu)1的一個(gè)長邊鉸接在支架上，鉸接點(diǎn)為O，四連桿機(jī)構(gòu)為對(duì)邊互相平行的平行四邊形，相鄰兩桿首尾鉸接，四連桿機(jī)構(gòu)的上短邊一體設(shè)置著上搖連桿2，其下短邊一體設(shè)置著下?lián)u連桿4，上搖連桿的一端與導(dǎo)桿7鉸接，另一端交于四連桿機(jī)構(gòu)的上短邊L處；下?lián)u連桿交于四連桿機(jī)構(gòu)下短邊的N處；導(dǎo)桿由原動(dòng)件5(Q)帶動(dòng)作勻速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)桿還由原動(dòng)件6(G)驅(qū)動(dòng)作間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成后傳給E點(diǎn)，E繞O點(diǎn)傳給F，就形成了需要的直立行走運(yùn)動(dòng)的軌跡。上搖連桿兩鉸接點(diǎn)間的距離AE對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)長邊中部鉸接點(diǎn)O和四連桿機(jī)構(gòu)右上鉸接點(diǎn)間的距離AO之比等于下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)到F點(diǎn)間的距離BF對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)長邊中部鉸接點(diǎn)O和下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)B的距離BO之比，即AE∶AO=BF∶BO，上搖連桿與四連桿機(jī)構(gòu)長邊間的夾角∠EAO等于下?lián)u連桿與四連桿機(jī)構(gòu)長邊的夾角∠FBO。根據(jù)平面幾何定理△EAO與△FBO為兩相似三角形；G、Q為兩個(gè)原動(dòng)件，它們配合動(dòng)作，通過導(dǎo)桿在E(3)點(diǎn)形成“

形預(yù)定軌跡，E點(diǎn)的

形軌跡可通過直立行走機(jī)構(gòu)繞O點(diǎn)以一定的長度比關(guān)系在F點(diǎn)形成

形所需的直立行走的軌跡。一般的機(jī)器人直立行走需兩個(gè)以上的這種直立行走機(jī)構(gòu)配合動(dòng)作，為了不使這些直立行走機(jī)構(gòu)的F點(diǎn)在動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)互相矛盾的作用力，或同時(shí)都離開地面，應(yīng)預(yù)留一定的提前角和滯后角，由原動(dòng)件G控制。如J、K點(diǎn)為所需軌跡的直線段軌跡的前后止點(diǎn)，可在J’點(diǎn)延后著地，在K’點(diǎn)提前離地。
機(jī)器人行走中，F(xiàn)點(diǎn)的行走軌跡應(yīng)為

的形狀，E點(diǎn)需預(yù)定軌跡應(yīng)為

，在F點(diǎn)形成所需的行走軌跡。這樣的若干個(gè)機(jī)構(gòu)按圖6所示的組合方式，以一定的規(guī)律相互配合動(dòng)作，就可達(dá)到機(jī)器人直立行走的目的。
圖7所示是由機(jī)架10和兩個(gè)機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)1，及附加機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)螺桿9，導(dǎo)板7，滑輪11，踏板8組成，過直立行走機(jī)構(gòu)1的支點(diǎn)O處有一軸12與機(jī)架聯(lián)結(jié)，直立行走機(jī)構(gòu)可繞軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，為了使此太空漫步機(jī)在使用時(shí)，使用者有在太空漫步的感覺，踏板8是離地的，并和鞋底固定，踏板8到支點(diǎn)O的距離小于支點(diǎn)以下長桿長度(OB)與搖連桿長度之和。使用中的運(yùn)動(dòng)過程是使用者的腳帶動(dòng)踏板8作抬腳前邁的運(yùn)動(dòng)，則滑輪11就離開導(dǎo)板7向后移動(dòng)，當(dāng)腳踩下踏板8，則滑輪11壓向?qū)О?，腳向后移動(dòng)，則滑輪11向前，沿導(dǎo)板7滾動(dòng)。當(dāng)腳再次抬起前邁時(shí)，又帶動(dòng)踏板8向后運(yùn)動(dòng)，依次類推，往復(fù)循環(huán)，使用者就可以連續(xù)走動(dòng)。若導(dǎo)板7處于水平，則使用者有走平地的感覺，若調(diào)整調(diào)節(jié)螺桿9，壓下或抬起導(dǎo)板7，則使用者有走上坡或下坡路感覺，這樣就達(dá)到了仿佛在太空漫步的感覺和一定的體育鍛煉的效果。
權(quán)利要求1.一種機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)的四連桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)長邊鉸接在支架上，四連桿機(jī)構(gòu)的上、下兩短邊上分別設(shè)有上、下?lián)u連桿，上搖連桿與可由原動(dòng)件G、Q驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)桿鉸接，上搖連桿上鉸接點(diǎn)與四連桿機(jī)構(gòu)的右上鉸接點(diǎn)A之間的距離對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)長邊中部鉸接點(diǎn)和上搖連桿下鉸接點(diǎn)間距離之比等于下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)到其F點(diǎn)間的距離對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)長邊中部鉸接點(diǎn)和下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)的距離之比；上搖連桿與四連桿機(jī)構(gòu)長邊間的夾角等于下?lián)u連桿與四連桿機(jī)構(gòu)長邊的夾角。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)，其特征在于鉸接點(diǎn)O也可設(shè)在四連桿機(jī)構(gòu)長邊的延長桿AO上。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)，其特征在于上搖連桿可與四連桿機(jī)構(gòu)的上短邊任意位置固定，下?lián)u連桿可與四連桿機(jī)構(gòu)的下短邊的任意位置固定并應(yīng)滿足AE平行于BF。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)器人直立行走機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的四連桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)長邊鉸接在支架上,四連桿機(jī)構(gòu)的上、下兩短邊上分別設(shè)有上、下?lián)u連桿,上搖連桿與導(dǎo)桿鉸接,上搖桿上、下兩鉸接點(diǎn)間的距離對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)和上搖連桿下鉸接點(diǎn)間距離之比等于下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)到其F點(diǎn)間的距離對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)和下?lián)u連桿鉸接點(diǎn)的距離之比,上搖連桿與連桿機(jī)構(gòu)長邊間的夾角等于下?lián)u連桿與四連桿機(jī)構(gòu)長邊的夾角,可達(dá)仿生效果。
文檔編號(hào)B25J9/00GK2309931SQ97248800
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月12日
發(fā)明者楊鳳豪 申請(qǐng)人:楊鳳豪