一種三自由度行走機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，具體涉及一種三自由度行走機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是二十世紀(jì)人類(lèi)最偉大的發(fā)明之一，人類(lèi)對(duì)于機(jī)器人的研究由來(lái)已久。上世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也隨之進(jìn)入高速發(fā)展階段，成為綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多門(mén)學(xué)科而形成的高新技術(shù)。其本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互四大技術(shù)的綜合，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用水平是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。
[0003]機(jī)器人主要分為兩類(lèi):工業(yè)機(jī)器人以及其他特種機(jī)器人，自1962年美國(guó)推出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，機(jī)器人在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到了迅速發(fā)展。根據(jù)國(guó)際工業(yè)機(jī)器人聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，2014年全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量達(dá)22.5萬(wàn)臺(tái)，全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量前5名分別是中國(guó)、韓國(guó)、日本、美國(guó)以及德國(guó)，這5大市場(chǎng)的銷(xiāo)量占全球總銷(xiāo)量的3/4。另外日本擁有的機(jī)器人總數(shù)占了全世界機(jī)器人總數(shù)的一半左右，繼續(xù)保持機(jī)器人王國(guó)的地位。除日本外，全世界還有許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如美國(guó)、俄羅斯和西歐一些國(guó)家的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展得也很快。
[0004]行走機(jī)器人是具有人形的仿人形機(jī)器人，目前已研發(fā)出的行走機(jī)器人多為4自由度及以上的仿人形機(jī)器人，但4自由度以上的人形機(jī)器人存在機(jī)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)控難度大以及制作工藝?yán)щy等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，操控難度小的三自由度行走機(jī)器人。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
一種三自由度行走機(jī)器人，包括機(jī)架，機(jī)架上左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置有行走裝置，行走裝置包括擺動(dòng)裝置、水平設(shè)置的無(wú)杠液壓缸I和豎直設(shè)置的無(wú)杠液壓缸II，所述無(wú)杠液壓缸I包括沿所述機(jī)架前后方向水平設(shè)置的缸管I和在缸管I外周沿所述缸管I長(zhǎng)度方向滑動(dòng)配合的滑座I，所述無(wú)杠液壓缸II包括豎直設(shè)置的缸管II和在缸管II外周沿所述缸管II長(zhǎng)度方向滑動(dòng)配合的滑座II，所述缸管II的底端與所述滑座I頂部連接，所述滑座II通過(guò)沿所述機(jī)架前后方向水平設(shè)置的鉸軸與所述機(jī)架鉸接配合；
所述擺動(dòng)裝置位于所述滑座II的左右任意一側(cè)，所述擺動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)裝置、受力運(yùn)動(dòng)裝置和擺動(dòng)塊，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括沿所述機(jī)架前后方向設(shè)置的驅(qū)動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)軸連接于所述擺動(dòng)塊的偏心點(diǎn)且能夠驅(qū)動(dòng)所述擺動(dòng)塊繞該偏心點(diǎn)進(jìn)行往返擺動(dòng)，所述擺動(dòng)塊上設(shè)有沿所述擺動(dòng)塊擺動(dòng)方向的弧形滑槽，所述受力運(yùn)動(dòng)裝置包括設(shè)置在所述弧形滑槽內(nèi)且與所述弧形滑槽滾動(dòng)配合的滾動(dòng)部件，所述弧形滑槽與所述滑座II之間設(shè)有偏轉(zhuǎn)連接軸，偏轉(zhuǎn)連接軸的一端與所述滑座II固定連接，另一端與所述滾動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
[0007]本發(fā)明中，分別可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的站立和下蹲、前進(jìn)和后退以及左移和右移的動(dòng)作，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，操控難度小。其中，通過(guò)控制無(wú)杠液壓缸II，使滑座II能夠沿缸管II長(zhǎng)度方向上下移動(dòng)，滑座II與機(jī)架鉸接連接的關(guān)系，同時(shí)驅(qū)使機(jī)架上升或下降，從而完成機(jī)器人的站立和下蹲動(dòng)作。
[0008]當(dāng)機(jī)器人在站立狀態(tài)下，整體重心在整個(gè)機(jī)器人中心，其中一個(gè)行走裝置(右腳)中的擺動(dòng)裝置，在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，擺動(dòng)塊以其上的偏心點(diǎn)為擺動(dòng)中心進(jìn)行往返擺動(dòng)，擺動(dòng)塊在擺動(dòng)的時(shí)候，還可以調(diào)節(jié)機(jī)架的重心，同時(shí)另外一個(gè)行走裝置(左腳)中的滑座II向下移動(dòng)，因?yàn)榛鵌I鉸接連接在機(jī)架上，相對(duì)缸管II向上移，相當(dāng)于機(jī)器人抬起左腳，此時(shí)機(jī)器人的重心偏向于右腳，右腳獨(dú)立站立；再控制右腳上的滑座I向前移動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器人前移，同時(shí)左腳的滑座I向后移，使缸管I向前伸；然后左腳的滑座II向上移動(dòng)，相對(duì)缸管II向下移，使左腳接觸到地面，同時(shí)右腳中擺動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置控制擺動(dòng)塊反轉(zhuǎn)，使機(jī)器人重心調(diào)整到中心，恢復(fù)到站立狀態(tài)，此時(shí)完成向前一步的移動(dòng)。之后左、右腳輪換交替動(dòng)作，使機(jī)器人前行。反之也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的向后行進(jìn)。
[0009]當(dāng)機(jī)器人在站立狀態(tài)下，右腳中的擺動(dòng)塊偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)左腳中的缸管II上移，使機(jī)器人重心偏向右腳，靠右腳獨(dú)立站立；然后左腳中的擺動(dòng)塊偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，使左腳中的缸管II向左側(cè)偏轉(zhuǎn)分開(kāi)；接著左腿中的缸管II下移，使左腳接觸到地面，此時(shí)處于右腿站立、左腿斜支撐狀態(tài)；然后右腿中的缸管II下移，機(jī)架向左偏移，同時(shí)控制左腿中的缸管II上移，使機(jī)器人整體重心偏向于左腳，此時(shí)處于左腳站立，右腿斜支撐狀態(tài)；然后右腳中的缸管II繼續(xù)上移，并控制右腳中的擺動(dòng)塊偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，使右腳中的缸管II向左側(cè)偏轉(zhuǎn)，同時(shí)左腳中的擺動(dòng)塊偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)架和左腳向右偏，讓機(jī)器人恢復(fù)到站立狀態(tài)。重復(fù)上述動(dòng)作過(guò)程，能夠使機(jī)器人向左行進(jìn)。反之也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的向右行進(jìn)。
[0010]作為優(yōu)化，所述擺動(dòng)塊為半圓形偏心輪，所述弧形滑槽的弧度小于所述半圓形偏心輪的弧度。在制作時(shí)，半圓形偏心輪可以減少生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
[0011 ] 作為優(yōu)化，所述滾動(dòng)部件為滾動(dòng)輪，所述滾動(dòng)輪的滾動(dòng)面與弧形滑槽滾動(dòng)配合，所述滾動(dòng)輪的一側(cè)設(shè)有向另一側(cè)穿設(shè)的且與所述滾動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)配合的轉(zhuǎn)軸，所述偏轉(zhuǎn)連接軸與所述滾動(dòng)部件的連接端設(shè)有凹形槽，所述轉(zhuǎn)軸的兩端分別與所述凹形槽的內(nèi)側(cè)槽壁連接。滾動(dòng)輪在弧形滑槽內(nèi)滾動(dòng)，偏轉(zhuǎn)連接軸的端部通過(guò)轉(zhuǎn)軸與滾動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)配合，使偏心輪在偏心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)連接軸伸縮自己，無(wú)卡阻現(xiàn)象，且易于安裝和維護(hù)。
[0012]作為優(yōu)化，所述無(wú)杠液壓缸I的底部連接有水平設(shè)置的足底板。使機(jī)器人擁有像人一樣的腳板，站得很穩(wěn)。
[0013]綜上所述，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，操控難度小，動(dòng)作靈活，不僅可以使機(jī)器人完成站立和下蹲動(dòng)作，還能完成前進(jìn)、后退、左移和右移的動(dòng)作。
【附圖說(shuō)明】
[0014]為了使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
圖1為本發(fā)明的立