本发明公开了一种单动力四足步行机构包括:左侧腿(L1)、右侧腿(L2)、躯体(L3)、拖车(L4);左侧腿(L1)的左曲柄(15)的卡槽与左侧腿传动轴(6)配合,通过顶丝轴向固定;右侧腿(L2)的右曲柄(41)的卡槽与右侧腿传动轴(13)配合,通过顶丝轴向固定;拖车(L4)上的托架(65)通过拖车连接销(64)连接在躯体(L3)的躯体第二连接件(11)上;通过上述连接,完成机构的组装,电机(8)通过同步带(7)带动第一转轴(4)和第二转轴(13),进而驱动腿部运动,实现移动。本发明的每侧腿杆件分两层布置,简化了腿部机构,组装方便,易于加工,可用于玩具制作,教具制作和步行机器人设计。
1.单动力四足步行机构,其特征在于:单动力四足步行机构包括左侧腿(L1)、右侧腿(L2)、躯体(L3)、拖车(L4);所述的躯体(L3)包括躯体第一连接件(1)、左侧腿连接杆(2)、联轴器(3)、同步带轮(4)、躯体第一滚动轴承(5)、左侧腿传动轴(6)、同步带(7)、电机(8)、电机座(9)、电机同步带轮(10)、躯体第二连接件(11)、右侧腿连接杆(12)、右侧腿传动轴(13)、躯体第二滚动轴承(14);左侧腿连接杆(2)的中心安装躯体第一滚动轴承(5),左侧腿连接杆(2)上开有四个关于中心对称的沉孔,通过螺钉与躯体第二连接件(1)和躯体第二连接件(11)上的螺纹孔连接;左侧腿传动轴(6)与躯体第一滚动轴承(5)配合,左侧腿传动轴(6)上开有两个螺纹孔,离轴肩近的螺纹孔通过顶丝固定同步带轮(4),另外一个与联轴器(3)连接;电机(8)固定在电机座(9)上,电机座(9)通过螺钉固定在躯体第二连接件(11)上,电机轴通过顶丝和电机同步带轮(10)固定;同步带(7)安装在同步带轮(4)和电机同步带轮(10)上;右侧腿连接杆(12)中心安装躯体第二滚动轴承(14),右侧腿连接杆(12)上开有四个关于中心对称的沉孔,通过螺钉与躯体第一连接件(1)和躯体第二连接件(11)上的螺纹孔连接;右侧腿传动轴(13)与躯体第二滚动轴承(14)配合,右侧腿传动轴(13)与左侧腿传动轴(6)结构和尺寸相同,远离轴肩的一端与联轴器(3)连接;电机(8)驱动右侧腿传动轴(13)与左侧腿传动轴(6)同步旋转;所述的左侧腿(L1)包括:左曲柄(15),左一杆(16)、左二杆(18)、左三杆(20)、左四杆(23)、左五杆(27)、左六杆(30)、左七杆(31)、左八杆(34);左一转销(17)、左二转销(19)、左三转销(21)、左四转销(22)、左五转销(24)、左六转销(26)、左七转销(28)、左八转销(29)、左九转销(32)、左十转销(33)、左十一转销(35);左一足(25)、左二足(36);左一杆(16)上开有三个不等距安装孔,带凹槽的一端上的安装孔通过左六转销(26)连接在左曲柄(15)的上层;不带凹槽的一端的端头安装孔通过左二转销(19)连接在左三杆(20)的上层;左一杆(16)的另外一个安装孔通过左一转销(17)连接在左二杆(18)的上层;左四杆(23)上开有三个不等距的安装孔,孔间距较小的一侧其端头处的安装孔通过左三转销(21)连接在左三杆(20)端头的孔的上层;左四杆(23)中部的安装孔通过左四转销(22)连接在左二杆(18)端头的孔的上层;左四杆(23)的另一个安装孔通过左五转销(24)与左一足(25)连接;左五杆(27)与左一杆(16)结构和尺寸相同,带凹槽的一端上的安装孔通过左六转销(26)连接在左曲柄(15)的上层;不带凹槽的一端的端头安装孔通过左八转销(29)连接在左六杆(30)的上层;另外一个安装孔通过左七转销(28)连接在左七杆(31)的上层;左八杆(34)与左四杆(23)结构和尺寸相同,孔间距较小的一侧其端头处的安装孔通过左九转销(32)连接在左六杆(30)端头的孔的上层;左八杆(34)中部的安装孔通过左十转销(33)连接在左七杆(31)端头的孔的的上层;左八杆(34)的另一个安装孔通过左十一转销(35)与左二足(36)连接;所述的左侧腿(L1)和右侧腿(L2)的结构、尺寸相同;左侧腿(L1)的左三杆(20)上中部的孔和躯体(L3)的左侧腿连接杆(2)的A端孔通过左中一转销(37)连接在左侧腿连接杆(2)的外侧;左侧腿(L1)的左六杆(30)上中部的孔和躯体(L3)的左侧腿连接杆(2)的B端孔通过左中二转销(38)连接在左侧腿连接杆(2)的外侧;左侧腿(L1)中部的左曲柄(15)的卡槽与左侧腿传动轴(6)配合,通过顶丝周向固定在左侧腿连接杆(2)的外侧;右侧腿(L2)的右三杆(45)上中部的孔和躯体(L3)的右侧腿连接杆(12)的C端孔通过右中一转销(39)连接在右侧腿连接杆(12)的外侧;右侧腿(L2)的右六杆(56)上中部的孔和躯体(L3)的右侧腿连接杆(12)的D端孔通过右中二转销(40)连接在右侧腿连接杆(12)的外侧;右侧腿(L2)中部的右曲柄(41)的卡槽与右侧腿传动轴(13)配合,通过顶丝周向固定在右侧腿连接杆(12)的外侧;拖车(L4)上的托架(65)通过拖车连接销(64)连接在躯体(L3)的躯体第二连接件(11)上;通过上述连接,完成机构的组装,电机(8)通过同步带(7)带动左侧腿传动轴(6)和右侧腿传动轴(13),进而驱动腿部运动,实现移动。
2.根据权利要求1所述的单动力四足步行机构,其特征在于:左侧腿(L1)为对称机构;左一杆(16)、和左五杆(27)结构和尺寸相同;左二杆(18)、和左七杆(31)结构和尺寸相同;左三杆(20)和左六杆(30)结构和尺寸相同;左四杆(23)和左八杆(34)结构和尺寸相同;左一足(25)和左二足(36)结构和尺寸相同;左曲柄(15)和左二杆(18)、左三杆(20)、左六杆(30)、左七杆(31)在第一层;左一杆(16)、左五杆(27)、左四杆(23)、左八杆(34)在第二层。
3.根据权利要求1所述的单动力四足步行机构,其特征在于:所述的拖车(L4)包括托架(65)、车架(66)、第一车轮(67)、第二车轮68);托架(65)的一端开有两个固定孔,通过螺钉与车架(66)固定,另一端开有通孔,通过拖车连接销(64)与躯体(L3)连接。技术领域
本发明涉及一种单动力四足步行机构,特别地涉及一种仿生步行机器人,实现四足动物在地面步行移动。本发明可应用于玩具、教具以及步行机器人设计制作。
背景技术
步行机器人具有运动的灵活、地面适应能力强的优点,故而越来越受到研究人员关注。常规的步行机器人腿部自由度较多,结构和控制比较复杂。单自由度步行机构利用一系列的连杆机构,将四个足的运动耦合在一起,通过一个电机控制四个足的运动规律,实现行走。公号CN2370926Y,公开了一种机械马,每条马腿由一个平面八杆机构组成,四组平面八杆机构共用一个曲柄并具有一定相位差,该专利实现了四足的步行运动,但机构杆件数目较多,组装复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,现有的四足的步行运动机构的杆件数目较多,组装复杂问题。提供一种单动力四足步行机构。本发明解决其技术问题的技术方案:单动力四足步行机构包括左侧腿、右侧腿、躯体、拖车。左三杆上中部的孔和左侧腿连接杆的A端孔通过左中一转销连接在一起。左六杆上中部的孔和左侧腿连接杆的B端孔通过左中二转销连接在一起。左曲柄的卡槽与左侧腿传动轴配合,通过顶丝轴向固定。右三杆上中部的孔和右侧腿连接杆的C端孔通过右中一转销连接在一起。右六杆上中部的孔和右侧腿连接杆的D端孔通过右中二转销连接在一起。右曲柄的卡槽与右侧腿传动轴配合,通过顶丝轴向固定。拖车上的托架通过拖车连接销连接在躯体的躯体第二连接件上。通过上述连接,完成机构的组装,电机通过同步带带动第一转轴和第二转轴,进而驱动腿部运动,实现移动。左、右两侧腿的结构和尺寸相同,包含两个足,且结构关于中心的曲柄对称。安装后则机构整体自由度为一。拖车通过转销连接在基体上,用于稳定整个机构,防止在运动过程中侧翻。本发明的有益效果,每侧腿连接在躯体上后为一个单自由度机构,杆件分两层布置,简化了腿部机构,组装方便,易于加工,可用于玩具制作,教具制作和步行机器人设计。
附图说明
图1单动力四足步行机构整体结构图。图2躯体结构图。图3左右侧腿传动轴示意图。图4躯体三维图。图5左侧腿结构图。图6左一足连接示意图。图7右侧腿图。图8拖车结构图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。单动力四足步行机构,如图1所示,包括左侧腿L1、右侧腿L2、躯体L3、拖车L4。左三杆20上中部的孔和左侧腿连接杆2的A端孔通过左中一转销37连接在一起。左六杆30上中部的孔和左侧腿连接杆2的B端孔通过左中二转销38连接在一起。左曲柄15的卡槽与左侧腿传动轴6配合,通过顶丝轴向固定。右三杆45上中部的孔和右侧腿连接杆12的C端孔通过右中一转销39连接在一起。右六杆56上中部的孔和右侧腿连接杆12的D端孔通过右中二转销40连接在一起。右曲柄41的卡槽与右侧腿传动轴13配合,通过顶丝轴向固定。拖车L4上的托架65通过拖车连接销64连接在躯体L3的躯体第二连接件11上。通过上述连接,完成机构的组装,电机8通过同步带7带动第一转轴4和第二转轴13,进而驱动腿部运动,实现移动。所述的躯体L3,如图2、4所示,包括躯体第一连接件1、左侧腿连接杆2、联轴器3、同步带轮4、躯体第一滚动轴承5、左侧腿传动轴6、同步带7、电机8、电机座9、电机同步带轮10、躯体第二连接件11、右侧腿连接杆12、右侧腿传动轴13、躯体第二滚动轴承14。左侧腿连接杆2的中心安装躯体第一滚动轴承5,左侧腿连接杆2上开有四个关于中心对称的沉孔,通过螺钉与躯体第二连接件1和躯体第二连接件11上的螺纹孔连接。左侧腿传动轴6与躯体第一滚动轴承5配合,如图3所示,左侧腿传动轴6上开有两个螺纹孔,离轴肩近的螺纹孔通过顶丝固定同步带轮4,另外一个与联轴器3连接。电机8固定在电机座9上,电机座9通过螺钉固定在躯体第二连接件11上,电机轴通过顶丝和电机同步带轮10固定。同步带7安装在同步带轮4和电机同步带轮10上。右侧腿连接杆12中心安装躯体第二滚动轴承14,右侧腿连接杆12上开有四个关于中心对称的沉孔,通过螺钉与躯体第一连接件1和躯体第二连接件11上的螺纹孔连接。右侧腿传动轴13与躯体第二滚动轴承14配合,右侧腿传动轴13与左侧腿传动轴6结构和尺寸相同,远离轴肩的一端与联轴器3连接。电机8驱动右侧腿传动轴13与左侧腿传动轴6同步旋转。所述的左侧腿L1,如图5所示,包括:左曲柄15,左一杆16、左二杆18、左三杆20、左四杆23、左五杆27、左六杆30、左七杆31、左八杆34。左一转销17、左二转销19、左三转销21、左四转销22、左五转销24、左六转销26、左七转销28、左八转销29、左九转销32、左十转销33、左十一转销35。左一足25、左二足36。左一杆16上开有三个不等距安装孔,带凹槽的一端上的安装孔通过左六转销26连接在左曲柄15的上层。不带凹槽的一端的端头安装孔通过左二转销19连接在左三杆20的上层。左一杆16的另外一个安装孔通过左一转销17连接在左二杆18的上层。左四杆23上开有三个不等距的安装孔,孔间距较小的一侧其端头处的安装孔通过左三转销21连接在左三杆20端头的孔的上层。左四杆23中部的安装孔通过左四转销22连接在左二杆18端头的孔的上层。左四杆23的另一个安装孔通过左五转销24与左一足25连接,如图6所示。左五杆27与左一杆16结构和尺寸相同,带凹槽的一端上的安装孔通过左六转销26连接在左曲柄15的上层。不带凹槽的一端的端头安装孔通过左八转销29连接在左六杆30的上层。另外一个安装孔通过左七转销28连接在左七杆31的上层。左八杆34与左四杆23结构和尺寸相同,孔间距较小的一侧其端头处的安装孔通过左九转销32连接在左六杆30端头的孔的上层。左八杆34中部的安装孔通过左十转销33连接在左七杆31端头的孔的的上层。左八杆34的另一个安装孔通过左十一转销35与左二足36连接。左一杆17、和左五27结构和尺寸相同。左二杆18、和左七31结构和尺寸相同。左三杆20和左六30结构和尺寸相同。左四杆23和左八34结构和尺寸相同。左一足25和左二36结构和尺寸相同。左曲柄15和左二杆18、左三杆20、左六杆30、左七杆31在第一层。左一杆17、左五杆(27)、左四杆(23)、左八杆(34在第二层。所述的右侧腿L2,如图7所示,包括:右曲柄41,右一杆42、右二杆43、右三杆45、右四杆49、右五杆52、右六杆56、右七杆57、右八杆59。右一转销44、右二转销46、右三转销47、右四转销48、右五转销50、右六转销53、右七转销55、右八转销58、右九转销60、右十转销61、右十一转销63。右一足51、右二足62。右一杆42上开有三个不等距安装孔,带槽的一端上的安装孔通过第十一转销63连接在右曲柄41的下层。不带槽的一端的端头安装孔通过右二转销46连接在右三杆45的下层。右一杆42的另外一个安装孔通过右一转销44连接在右二杆43的下层。右四杆49上开有三个不等距的安装孔,孔间距较小的一侧其端头处的安装孔通过右三转销47连接在右三杆45端头的孔的下层。右四杆49中部的安装孔通过右四转销48连接在右二杆43端头的孔的下层。右四杆49的另一个安装孔通过右五转销50与右一足51连接。右五杆52与右一杆42结构和尺寸相同,带槽的一端上的安装孔通过右六转销63连接在右曲柄41的下层。不带槽的一端的端头安装孔通过右七转销55连接在右六杆56的下层,另外一个安装孔通过右七转销53连接在右七杆57的下层。右八杆59与右四杆49结构和尺寸相同,孔间距较小的一侧其端头处的安装孔通过右八转销58连接在右六杆56端头的孔的下层。右八杆59中部的安装孔通过右九转销60连接在右七杆57端头的孔的的下层。右八杆59的另一个安装孔通过右十转销61与右二足62连接。所述的左侧腿L1和右侧腿L2的结构、尺寸相同。所述的拖车L4如图8所示,包括托架65、车架66、第一车轮67、第二车轮68。托架65的一端开有两个固定孔,通过螺钉与车架66固定,另一端开有通孔,通过拖车连接销64与躯体L3连接。