變胞式機(jī)械腿的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種變胞式機(jī)械腿，包括基座和與基座連接的彈性腿體，所述彈性腿體初始形態(tài)為直形；還包括用于可使彈性腿體變胞形成弧形形態(tài)的變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿在直形形態(tài)和弧形形態(tài)間的自由切換，避免在使用該機(jī)械腿的機(jī)器人兩棲作業(yè)模式下切換時(shí)的人工干預(yù)，彈性腿體在自然初始狀態(tài)下為直形形態(tài)，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為弧形形態(tài)時(shí)，通過(guò)變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)需要由弧形形態(tài)轉(zhuǎn)換為直形形態(tài)時(shí)，彈性腿體在自身彈性下，可快速轉(zhuǎn)換，方便快捷；可使機(jī)器人在水路兩棲模式切換中不需要手動(dòng)換腿，更加方便，并且變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可提高彈性腿體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高其陸上越障能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
變胞式機(jī)械腿
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種變胞式機(jī)械腿。
【背景技術(shù)】
[0002]水陸兩棲機(jī)器人作為一種能夠在陸地、水中及水陸過(guò)渡地帶開(kāi)展各種作業(yè)任務(wù)的有效技術(shù)手段，正吸引著全世界越來(lái)越多國(guó)家科技人員的研究和探索。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，國(guó)外設(shè)計(jì)了一種仿昆蟲(chóng)的腿是兩棲六足機(jī)器人，其六足是由聚甲醛樹(shù)脂材料制成的C形圓桿，每條腿均由單獨(dú)的電機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)不平整地面的移動(dòng)，具有視覺(jué)掃描、地圖勘測(cè)及定位等功能，可在陸地上執(zhí)行各種復(fù)雜任務(wù)，但由于缺乏有效的水下游動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，僅能在涉水環(huán)境中爬行;還有一種四足兩棲機(jī)器人，通過(guò)四條腿的動(dòng)作配合、姿態(tài)調(diào)整實(shí)現(xiàn)跑步姿態(tài)、步行姿態(tài)、游泳姿態(tài)三種姿態(tài)，防水功能很好，但是不足之處是不能嵌入水中，僅能浮在水面移動(dòng);還有一種兩棲機(jī)器人，在地面上采用弧形腿實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，在水中則將弧形腿更換為柔性蹼，實(shí)現(xiàn)水中游動(dòng)及浮潛，該兩棲機(jī)器人可較好地實(shí)現(xiàn)水陸兩棲的運(yùn)動(dòng)，但不足之處是需要兩套移動(dòng)驅(qū)動(dòng)奇偶股且需要人工更換以實(shí)現(xiàn)水陸兩棲環(huán)境的匹配。國(guó)內(nèi)有人申請(qǐng)一種足-蹼復(fù)合驅(qū)動(dòng)的兩棲機(jī)器人專(zhuān)利文件，其采用了一套繩索傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的足-蹼復(fù)合式腿式機(jī)構(gòu)，在水陸過(guò)渡環(huán)境中通過(guò)改變足-蹼狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)陸地輪腿式與水中蹼式游動(dòng)的轉(zhuǎn)換，但切換方式復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)，且在陸地上不能很好的保證機(jī)械腿的高度，導(dǎo)致機(jī)器人陸上越障能力下降。
[0004]因此，需要對(duì)現(xiàn)有的兩棲機(jī)器人的機(jī)械腿進(jìn)行改進(jìn)，能夠很好的避免水陸模式切換時(shí)的人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)兩棲作業(yè)模式的自動(dòng)快速切換，并且可極大的保證機(jī)器人的陸上通過(guò)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種變胞式機(jī)械腿，能夠很好的避免水陸模式切換時(shí)的人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)兩棲作業(yè)模式的自動(dòng)快速切換，并且可極大的保證機(jī)器人的陸上通過(guò)性。
[0006]本發(fā)明的變胞式機(jī)械腿，包括基座和與基座連接的彈性腿體，彈性腿體初始形態(tài)為直形;還包括用于可使彈性腿體變胞形成弧形形態(tài)的變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步，變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力組件、沿彈性腿體長(zhǎng)度方向設(shè)置并用于限形的限形軌道和由動(dòng)力組件驅(qū)動(dòng)沿限形軌道往復(fù)移動(dòng)用于使彈性腿體在直形形態(tài)和弧形形態(tài)間轉(zhuǎn)換的變胞鏈。
[0008]進(jìn)一步，沿彈性腿體長(zhǎng)度方向設(shè)置有至少兩個(gè)軌道塊，軌道塊內(nèi)側(cè)形成有弧形軌道槽，限形軌道由弧形軌道槽共同形成。
[0009]進(jìn)一步，變胞鏈包括至少兩個(gè)依次鉸接的弧形鏈塊，相鄰弧形鏈塊間形成鉸接副，動(dòng)力組件驅(qū)動(dòng)變胞鏈的鉸接副進(jìn)入對(duì)應(yīng)弧形軌道槽內(nèi)時(shí)迫使彈性腿體由直形形態(tài)變形為弧形形態(tài)。
[0010]進(jìn)一步，每一軌道塊均外套于彈性腿體形成固定。[0011 ]進(jìn)一步，動(dòng)力組件包括動(dòng)力裝置和絲杠螺母機(jī)構(gòu)，變胞鏈的最上端弧形鏈塊與絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母滑塊通過(guò)連桿連接。
[0012]進(jìn)一步，鉸接副包括鉸接塊，鉸接塊兩端分別通過(guò)鉸接軸與對(duì)應(yīng)弧形鏈塊鉸接，鉸接塊上還設(shè)置有用于對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副滑入弧形軌道槽內(nèi)導(dǎo)向的導(dǎo)向件。
[0013]進(jìn)一步，彈性腿體為彈性鋼片。
[0014]進(jìn)一步，軌道塊外側(cè)設(shè)置有彈性橡膠墊，彈性橡膠墊為并列設(shè)置的兩個(gè)，彈性橡膠墊為梯形。
[0015]本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用變胞式機(jī)械腿的機(jī)器人，機(jī)器人安裝有所述變胞式機(jī)械腿。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的變胞式機(jī)械腿，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿在直形形態(tài)和弧形形態(tài)間的自由切換，避免在使用該機(jī)械腿的機(jī)器人兩棲作業(yè)模式下切換時(shí)的人工干預(yù)，彈性腿體在自然初始狀態(tài)下為直形形態(tài)，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為弧形形態(tài)時(shí)，通過(guò)變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)需要由弧形形態(tài)轉(zhuǎn)換為直形形態(tài)時(shí)，彈性腿體在自身彈性下，可快速轉(zhuǎn)換，方便快捷;可使機(jī)器人在水路兩棲模式切換中不需要手動(dòng)換腿，更加方便，并且變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可提尚彈性腿體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提尚其陸上越障能力。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0018]圖1為本發(fā)明的彈性腿體為弧形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的彈性腿體為直形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的彈性腿體裝配在機(jī)器人上為弧形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明的彈性腿體裝配在機(jī)器人上為直形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1為本發(fā)明的彈性腿體為弧形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的彈性腿體為直形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明的彈性腿體裝配在機(jī)器人上為弧形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明的彈性腿體裝配在機(jī)器人上為直形形態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示:本實(shí)施例的變胞式機(jī)械腿，包括基座I和與基座I連接的彈性腿體2，彈性腿體2初始形態(tài)為直形;還包括用于可使彈性腿體2變胞形成弧形形態(tài)的變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；其中，基座I用于與安裝到機(jī)器人機(jī)體15上時(shí)與驅(qū)動(dòng)件傳動(dòng)配合，基座I還用于安裝變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，彈性腿體2的自然狀態(tài)為直形，當(dāng)需要變形為弧形時(shí)，通變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)迫使彈性腿體2發(fā)生變形，輕易且方便實(shí)現(xiàn)在腿體弧形狀態(tài)和直形狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換;本實(shí)施例的變胞式機(jī)械腿可適用于多足機(jī)器人，尤其是兩棲多足機(jī)器人。
[0023]本實(shí)施例中，變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力組件、沿彈性腿體2長(zhǎng)度方向設(shè)置并用于限形的限形軌道12和由動(dòng)力組件驅(qū)動(dòng)沿限形軌道往復(fù)移動(dòng)用于使彈性腿體2在直形形態(tài)和弧形形態(tài)間轉(zhuǎn)換的變胞鏈;其中，動(dòng)力組件用于提供動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)變胞鏈在限形軌道內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)，當(dāng)變胞鏈的鉸鏈處滑入限形軌道內(nèi)時(shí)，限形軌道對(duì)變胞鏈形成限形為弧形，變胞鏈沿彈性腿體2的內(nèi)側(cè)長(zhǎng)度方向設(shè)置，當(dāng)變胞鏈整體在限形軌道的限形下形成整體弧形時(shí)，可強(qiáng)迫彈性腿體2產(chǎn)生變形同樣變形為弧形結(jié)構(gòu);實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，且可快速實(shí)現(xiàn)自由切換。
[0024]本實(shí)施例中，沿彈性腿體2長(zhǎng)度方向設(shè)置有至少兩個(gè)軌道塊3，軌道塊3內(nèi)側(cè)形成有弧形軌道槽4，限形軌道由弧形軌道槽4共同形成;軌道塊3設(shè)置兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)，弧形軌道槽4共同形成限形軌道，可減少機(jī)械腿整體重量。
[0025]本實(shí)施例中，變胞鏈包括至少兩個(gè)依次鉸接的弧形鏈塊5，相鄰弧形鏈塊5間形成鉸接副6，動(dòng)力組件驅(qū)動(dòng)變胞鏈的鉸接副6進(jìn)入對(duì)應(yīng)弧形軌道槽4內(nèi)時(shí)迫使彈性腿體2由直形形態(tài)變形為弧形形態(tài);弧形鏈塊5的弧形是指沿彈性腿體2的長(zhǎng)度方向?yàn)榛⌒?，弧形軌道?的弧形同樣指沿彈性腿體2的長(zhǎng)度方向?yàn)榛⌒?弧形鏈塊5依次鉸接形成鉸鏈結(jié)構(gòu)，即變胞鏈為鉸接結(jié)構(gòu)，由于弧形軌道槽4的設(shè)置，當(dāng)兩相鄰弧形鏈塊5的鉸接副6滑入弧形軌道槽4內(nèi)時(shí)，相當(dāng)于對(duì)兩相鄰的弧形鏈塊5形成限形定位，形成弧形結(jié)構(gòu)，且不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而迫使彈性腿體2跟隨產(chǎn)生弧形變形；當(dāng)相鄰弧形鏈塊5間的鉸接副6自弧形軌道槽4內(nèi)滑出時(shí)，弧形鏈塊5間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，彈性腿體2可恢復(fù)初始狀態(tài)為直形形態(tài)。
[0026]本實(shí)施例中，每一軌道塊3均外套于彈性腿體2形成固定;軌道塊3上還設(shè)置有彈性腿體2插槽，軌道塊3通過(guò)插槽外套于彈性腿體2上形成固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)牢靠。
[0027]本實(shí)施例中，動(dòng)力組件包括動(dòng)力裝置7和絲杠螺母機(jī)構(gòu)，變胞鏈的最上端弧形鏈塊5與絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母滑塊通過(guò)連桿10連接;動(dòng)力裝置7為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠8，帶動(dòng)螺母滑塊響前向后運(yùn)動(dòng)以將鉸接副6限制在弧形軌道槽4內(nèi)，使彈性腿體2為弧形形態(tài)，絲杠螺母可形成自鎖功能，保證工作的安全性;另外，基座I上設(shè)置有用于安裝動(dòng)力裝置7的安裝槽。
[0028]本實(shí)施例中，鉸接副6包括鉸接塊11，鉸接塊11兩端分別通過(guò)鉸接軸與對(duì)應(yīng)弧形鏈塊5鉸接，鉸接塊11上還設(shè)置有用于對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副滑入弧形軌道槽4內(nèi)導(dǎo)向的導(dǎo)向件13;導(dǎo)向件為沿弧形鏈塊5橫向設(shè)置的導(dǎo)向柱，導(dǎo)向柱兩端設(shè)置有導(dǎo)向輪。
[0029]本實(shí)施例中，彈性腿體2為彈性鋼片;制造容易，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，成本較低。
[0030]本實(shí)施例中，軌道塊3外側(cè)設(shè)置有彈性橡膠墊14，彈性橡膠墊為并列設(shè)置的兩個(gè)，彈性橡膠墊為梯形。
[0031]本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用變胞式機(jī)械腿的機(jī)器人，機(jī)器人安裝有所述變胞式機(jī)械腿。
[0032]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變胞式機(jī)械腿，其特征在于:包括基座和與基座連接的彈性腿體，所述彈性腿體初始形態(tài)為直形;還包括用于可使彈性腿體變胞形成弧形形態(tài)的變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:所述變胞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力組件、沿彈性腿體長(zhǎng)度方向設(shè)置并用于限形的限形軌道和由動(dòng)力組件驅(qū)動(dòng)沿限形軌道往復(fù)移動(dòng)用于使彈性腿體在直形形態(tài)和弧形形態(tài)間轉(zhuǎn)換的變胞鏈。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:沿所述彈性腿體長(zhǎng)度方向設(shè)置有至少兩個(gè)軌道塊，軌道塊內(nèi)側(cè)形成有弧形軌道槽，所述限形軌道由所述弧形軌道槽共同形成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:所述變胞鏈包括至少兩個(gè)依次鉸接的弧形鏈塊，相鄰弧形鏈塊間形成鉸接副，動(dòng)力組件驅(qū)動(dòng)變胞鏈的鉸接副進(jìn)入對(duì)應(yīng)弧形軌道槽內(nèi)時(shí)迫使彈性腿體由直形形態(tài)變形為弧形形態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:每一軌道塊均外套于彈性腿體形成固定。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:所述動(dòng)力組件包括動(dòng)力裝置和絲杠螺母機(jī)構(gòu)，所述變胞鏈的最上端弧形鏈塊與絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母滑塊通過(guò)連桿連接。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:所述鉸接副包括鉸接塊，鉸接塊兩端分別通過(guò)鉸接軸與對(duì)應(yīng)弧形鏈塊鉸接，所述鉸接塊上還設(shè)置有用于對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副滑入弧形軌道槽內(nèi)導(dǎo)向的導(dǎo)向件。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:所述彈性腿體為彈性鋼片。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變胞式機(jī)械腿，其特征在于:所述軌道塊外側(cè)設(shè)置有彈性橡膠墊，彈性橡膠墊為并列設(shè)置的兩個(gè)，所述彈性橡膠墊為梯形。
【文檔編號(hào)】B60F3/00GK105882339SQ201610296519
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】柏龍, 曾翊, 冉強(qiáng), 李彪, 陳曉紅, 江沛, 陳銳
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)