CN105109570B - 足脚式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种足脚式机器人，其中，包括：机身，其底部设置有轮子；足脚，其呈中空杆状，其下端设置有一真空吸盘，且其上端通过软管与空气泵连接；四对足脚由前至后依序设置于机身上；平移摆杆，每个足脚活动套设于一个平移摆杆的外端；且每个平移摆杆通过一个前后摆动机构设置于机身上；第一动力机构，其用于为前后摆动机构提供动力；抬脚摆杆，其外端设置有一第一滑槽，且每个足脚上设置有一个滑块，每个足脚通过滑块活动卡嵌于一个抬脚摆杆的第一滑槽上；且每个抬脚摆杆通过一个上下摆动机构设置于机身上；以及第二动力机构，其用于为上下摆动机构提供动力。本发明容易驱动足脚进行平移和抬脚动作，以便于控制机器人进行移动。

Description

足脚式机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种足脚式机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，步行机器人的应用领域越来越广。机器人可以代替人来完成高强度、高难度、高危险的工作任务，或者进行居家陪护工作。目前，在移动机器人的运动机构中，普遍了采用轮式、履带式和足脚式机构，与轮式机器人或履带式机器人相比，足脚式机器人具有较高的机动性，和很好的适应能力。目前足脚式机器人大多采用的方案是每个脚上设置多个关节，每个关节由一个电机控制，这样不仅使机器人结构更加复杂，同时也增加了控制的复杂性。因此，现有的足脚式机器人需要在复杂的机构控制下才能完成移动。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种足脚式机器人，从而克服现有的足脚式机器人需要在复杂的机构控制下才能完成移动的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种足脚式机器人，其中，包括：机身，其底部设置有轮子；足脚，其呈中空杆状，该足脚的下端设置有一真空吸盘，且该足脚的上端通过软管与空气泵连接；四对该足脚由前至后依序设置于所述机身上；平移摆杆，每个所述足脚活动套设于一个该平移摆杆的外端；且每个该平移摆杆通过一个前后摆动机构设置于所述机身上；第一动力机构，其用于为所述前后摆动机构提供动力；抬脚摆杆，其外端设置有一第一滑槽，且每个所述足脚上设置有一个滑块，每个所述足脚通过所述滑块活动卡嵌于一个该抬脚摆杆的所述第一滑槽上；且每个该抬脚摆杆通过一个上下摆动机构设置于所述机身上；以及第二动力机构，其用于为所述上下摆动机构提供动力。

优选地，上述技术方案中，所述前后摆动机构包括：第一齿轮，其设置于所述机身上；该第一齿轮由所述第一动力机构驱动进行转动；以及凸台，其与所述第一齿轮同轴设置；所述平移摆杆的内端设置有一第二滑槽，该凸台的上端活动卡嵌于所述第二滑槽内。

优选地，上述技术方案中，所述第一动力机构包括：传动机构，前后相邻的两个所述第一齿轮之间夹设有一个该传动机构，该传动机构包括：两个分别与前后相邻的两个所述第一齿轮进行啮合的第二齿轮；以及两个分别与所述两个第二齿轮进行啮合的第三齿轮，且所述两个第三齿轮相互啮合；以及驱动机构，其包括：第一电机，其设置于所述机身上；第四齿轮，其与所述第一电机连接，该第四齿轮与位于中间的一侧的所述传动机构上的其中一个所述第三齿轮进行啮合；以及第五齿轮，其与所述第四齿轮进行啮合，且该第五齿轮与位于中间的另一侧的所述传动机构上对应的所述第三齿轮进行啮合。

优选地，上述技术方案中，所述滑块设置于所述足脚的中部，以使所述抬脚摆杆与所述足脚的中部连接；且所述足脚的上部及下部分别套设于两个所述平移摆杆的外端；位于上部的所述平移摆杆的前后摆动机构及位于下部的所述平移摆杆的前后摆动机构分别由两个所述第一动力机构提供动力。

优选地，上述技术方案中，所述上下摆动机构包括：转台，其以能够转动的方式设置于所述机身上；第六齿轮，其设置于所述转台上，该第六齿轮的主轴与所述抬脚摆杆的内端固定连接，且该第六齿轮由所述第二动力机构驱动进行转动。

优选地，上述技术方案中，所述第二动力机构包括八个分别设置于八个所述转台上的第二电机以及八个分别与该八个第二电机连接的第七齿轮，且八个所述第七齿轮分别与八个所述第六齿轮进行啮合。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过平移摆杆与抬脚摆杆共同作用来驱动足脚的动作，其结构简单，以便于控制机器人进行移动。本发明能够在水平壁面、垂直壁面等场合攀爬行走，并可跨越一定高度的障碍，其不但可以替代人类进行危险繁重的工作，作业效率高，还可搭载相应的设备，实现对壁面的清洗、探伤、管道敷设、刷油漆等多种功能。

2、本发明的前后摆动机构及第一动力机构通过一个第一电机便可控制八个平移摆杆进行摆动，从而使足脚的平移动作的协调性好，以进一步方便控制机器人进行稳定地移动。

3、本发明每个足脚的上下部分别与两个平移摆杆连接，从而由两个平移摆杆驱动进行前后摆动，以提高移动的稳定性及负载能力。

4、本发明的上下摆动机构及第二动力机构的结构简单、维护保养方便。

附图说明

图1是根据本发明足脚式机器人省去软管后的立体结构示意图。

图2是根据本发明的主视图。

图3是根据本发明的前后摆动机构及第一动力机构的俯视图。

图4是根据本发明的上下摆动机构及第二动力机构的俯视图。

主要附图标记说明：

1-机身，11-轮子；2-足脚，21-真空吸盘，211-软管，212-空气泵，22-滑块；3-平移摆杆，31-前后摆动机构，311-第一齿轮，312-凸台，313-第二齿轮，314-第三齿轮，315-第一电机，316-第四齿轮，317-第五齿轮，32-第二滑槽；4-抬脚摆杆，41-第一滑槽，42-上下摆动机构，421-转台，422-第六齿轮，423-第七齿轮，424-第二电机。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例1

如图1至图4所示，根据本发明具体实施方式的第一种实施例为：一种足脚式机器人，其包括机身1、足脚2、平移摆杆3以及抬脚摆杆4，其中：

如图1和图2所示，机身1的底部设置有轮子11，机身1通过轮子11进行支撑和移动。足脚2呈中空杆状，足脚2的下端设置有一真空吸盘21，且足脚2的上端通过软管211与空气泵212连接，空气泵212设置于机身1上。四对足脚2由前至后依序设置于机身1上，则机身1上共设置有八个足脚2，且每对足脚2的两个足脚2分别对称设置于机身1的左右两侧。当空气泵212通过足脚2对真空吸盘21抽气时，真空吸盘21通过负压能吸附于地面，当空气泵212重新通过足脚2对真空吸盘21进行充气时，便能够取消真空吸盘21对地面的吸附。

如图1和图3所示，机身1上对应于八个足脚2分别设置有八个平移摆杆3，每个足脚2活动套设于一个平移摆杆3的外端，足脚2能够沿平移摆杆3进行上下移动。每个平移摆杆3通过一个前后摆动机构31设置于机身1上，则机身1上共设置有八个前后摆动机构31，且机身1上设置有第一动力机构为前后摆动机构31提供动力，以通过第一动力机构驱动平移摆杆3带动足脚2进行前后摆动。

优选地，如图3所示，前后摆动机构31包括第一齿轮311以及凸台312，第一齿轮311设置于机身1，且第一齿轮311由第一动力机构驱动进行转动。凸台312与第一齿轮311同轴设置，平移摆杆3的内端设置有一第二滑槽32，凸台312的上端活动卡嵌于第二滑槽32内，平移摆杆3通过第二滑槽32能够沿凸台312的上端进行左右滑动。当第一齿轮311被第一动力机构驱动进行转动时，其通过凸台312带动平移摆杆3进行摆动，从而驱动足脚2进行摆动，由于凸台312的上端活动卡嵌于第二滑槽32内，其能够使平移摆杆3的圆弧摆动转换为机身1的直线运动。

进一步优选地，如图3所示，第一动力机构包括传动机构以及驱动机构，前后相邻的两个第一齿轮311之间夹设有一个传动机构，则机身1上共设置有六个传动机构，以使前后相邻的前后摆动机构31连接成一个整体，每个传动机构包括第二齿轮313以及第三齿轮314，两个第二齿轮313分别与前后相邻的两个第一齿轮311进行啮合连接，两个第三齿轮314分别与这两个第二齿轮313进行啮合连接，且这两个第三齿轮314相互啮合，即前后相邻的两个第一齿轮311的中间共通过四个齿轮连接在一起。驱动机构包括第一电机315、第四齿轮316以及第五轮317，第一电机315设置于机身1上，第四齿轮316与第一电机315连接，以由第一电机315驱动进行转动，第四齿轮316的一侧与位于中间的一侧的传动机构上的其中一个第三齿轮314进行啮合。第五齿轮317与第四齿轮316的另一侧进行啮合，且第五齿轮317与位于中间的另一侧的传动机构上对应的第三齿轮314进行啮合。

第一电机315分别通过第四齿轮316和第五齿轮317与位于中间的两侧的传动机构上对应的两个第三齿轮314进行啮合连接，且前后的第一齿轮311已通过传动机构连接在一起，因此，当第一电机315进行转动时，其能够同时驱动八个平移摆杆3进行摆动。同时，由于一侧的传动机构上的第三齿轮314直接与第四齿轮316啮合，另一侧的传动机构上对应的第三齿轮314是通过第五齿轮317与第四齿轮316啮合，从而能够使左右对应的两个第一齿轮311的转动方向相反，以实现左右对应的两个摆动机构31能够同时通过对应的两个平移摆杆3驱动左右对应的两个足脚2进行同方向摆动。而且由于前后相邻的两个第一齿轮311通过传动机构连接，则前后相邻的两个第一齿轮311的转向相反，从而使前后相邻的两个平移摆杆3驱动前后相邻的两个足脚2进行反方向摆动，且最前侧的足脚2和第三对足脚2的摆动方向相同，且第二对足脚2和最后一对足脚2的摆动方向相同，本发明的前后摆动机构及第一动力机构通过一个第一电机315便可控制八个平移摆杆3进行摆动，从而使四对足脚2的平移动作的协调性好，以方便控制机器人进行稳定地移动。

如图1和图4所示，机身1上设置有八个分别与八个足脚2对应的抬脚摆杆4，每个抬脚摆杆4的外端设置有一第一滑槽41，且每个足脚2上设置有一个滑块22，每个足脚2通过滑块22活动卡嵌于一个抬脚摆杆4的第一滑槽41上，足脚2通过滑块22能够沿着第一滑槽41进行左右滑动。如图1所示，抬脚摆杆4的外端夹设于足脚2的前后两侧，且足脚2的前后两侧均设置有滑块22活动卡嵌于抬脚摆杆4的外端的第一滑槽41上。每个抬脚摆杆4通过一个上下摆动机构42设置于机身1上，以通过上下摆动机构42驱动抬脚摆杆4进行上下摆动。由于抬脚摆杆4的外端通过第一滑槽41与足脚2上的滑块22连接，能够使抬脚摆杆4的圆弧摆动转化为足脚2的上下直线运动。机身1上设置有第二动力机构，以为上下摆动机构42提供动力。

优选地，如图4所示，每个上下摆动机构42包括转台421以及第六齿轮422，转台421以能够转动的方式设置于机身1上，第六齿轮422设置于转台421上，且第六齿轮422的主轴与抬脚摆杆4的内端固定连接，该第六齿轮422由第二动力机构驱动进行转动，以带动抬脚摆杆4驱动足脚2进行上下移动，由于设置有转台421，能够保证抬脚摆杆4可以随着足脚2进行前后摆动。进一步优选地，如图4所示，第二动力机构包括第二电机424以及第七齿轮423，机身1上设置有八个第二电机424，这八个第二电机424分别设置于八个转台421上，八个第七齿轮423分别与这八个第二电机424连接，且八个第七齿轮分别与八个第六齿轮422进行啮合连接。八个第二电机524分别通过抬脚摆杆4驱动八个足脚2进行上下移动。本发明的上下摆动机构42及第二动力机构的结构简单、维护保养方便。

本发明机身1的的移动过程为：

首先，空气泵212使最前侧的一对足脚2和第三对足脚2的真空吸盘21牢固地吸附于地面，而第二对足脚2和最后一对足脚2的真空吸盘21取消吸附；

接着，第二动力机构通过上下摆动机构42驱动抬脚摆杆4带动第二对足脚2和最后一对足脚2向上移动，实现抬脚动作，抬脚完成后第二动力机构暂时停止工作；

再接着，第一动力机构通过前后摆动机构31驱动平移摆杆3带动四对足脚2进行摆动，其中最前侧的足脚2和第三对足脚2向后摆动，则第二对足脚2和最后一对足脚2向前摆动，此时由于最前侧的足脚2和第三对足脚2通过真空吸盘21固定在地面上，当其向后摆动时，能够驱动机身1通过轮子11向前移动，一个移动行程完成后，第一动力机构暂时停止工作；

再接着，第二动力机构驱动第二对足脚2和最后一对足脚2向下移动，并由空气泵212控制第二对足脚2和最后一对足脚2的真空吸盘21吸附于地上；

再接着，空气泵212控制最前侧的足脚2和第三对足脚2的真空吸盘21取消吸附，然后第二动力机构驱动最前侧的足脚2和第三对足脚2向上抬脚；

最后，第一动力机构再驱动四对足脚2进行摆动，其中第二对足脚2和最后一对足脚2向后摆动，则最前侧的足脚2和第三对足脚2向后摆动，此时由于第二对足脚2和最后一对足脚2通过真空吸盘21固定在地面上，当其向后摆动时，能够继续驱动机身1通过轮子11向前移动。

通过上述步骤的循环进行，便可以由四对足脚2的交替摆动来持续驱动机身1进行移动。且上述步骤中，在第一动力机构和第二动力机构可以同时工作，以在其中两对足脚2向后摆动的过程中，另外两对足脚2同时进行上下移动，以提高移动频率和速度。

本发明通过平移摆杆3与抬脚摆杆4共同作用来驱动足脚2的动作，其结构简单，以便于控制机器人进行移动。本发明能够在水平壁面、垂直壁面等场合攀爬行走，并可跨越一定高度的障碍，其不但可以替代人类进行危险繁重的工作，作业效率高，还可搭载相应的设备，实现对壁面的清洗、探伤、管道敷设、刷油漆等多种功能。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步地，如图1所示，滑块22设置于足脚2的中部，以使抬脚摆杆4与足脚2的中部连接；且足脚2的上部及下部分别套设于两个平移摆杆3的外端；位于上部的平移摆杆3的前后摆动机构31及位于下部的平移摆杆3的前后摆动机构31分别由两个第一动力机构提供动力。机身1上分别设置有三层托板，上下两层托板以分别用于设置上下两层的前后摆动机构31及第一动力机构，中间的托板用于设置上下摆动机构及第二动力机构。且机身1的上端设置有盖板，以用于保护机身1及安装负载。在该实施例中，本发明每个足脚2的上下部分别与两个平移摆杆3连接，从而由两个平移摆杆3驱动机身1进行前后摆动，以提高移动的稳定性及负载能力。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种足脚式机器人，其包括：

机身，其底部设置有轮子；

足脚，其呈中空杆状，该足脚的下端设置有一真空吸盘，且该足脚的上端通过软管与空气泵连接；四对该足脚由前至后依序设置于所述机身上；

平移摆杆，每个所述足脚活动套设于一个该平移摆杆的外端；且每个该平移摆杆通过一个前后摆动机构设置于所述机身上；

第一动力机构，其用于为所述前后摆动机构提供动力；

抬脚摆杆，其外端设置有一第一滑槽，且每个所述足脚上设置有一个滑块，每个所述足脚通过所述滑块活动卡嵌于一个该抬脚摆杆的所述第一滑槽上；且每个该抬脚摆杆通过一个上下摆动机构设置于所述机身上；以及

第二动力机构，其用于为所述上下摆动机构提供动力；

所述前后摆动机构包括：

第一齿轮，其设置于所述机身上；该第一齿轮由所述第一动力机构驱动进行转动；以及

凸台，其与所述第一齿轮同轴设置；所述平移摆杆的内端设置有一第二滑槽，该凸台的上端活动卡嵌于所述第二滑槽内；其特征在于，

所述第一动力机构包括：

传动机构，前后相邻的两个所述第一齿轮之间夹设有一个该传动机构，该传动机构包括：两个分别与前后相邻的两个所述第一齿轮进行啮合的第二齿轮；以及两个分别与所述两个第二齿轮进行啮合的第三齿轮，且所述两个第三齿轮相互啮合；以及

驱动机构，其包括：

第一电机，其设置于所述机身上；

第四齿轮，其与所述第一电机连接，该第四齿轮与位于中间的一侧的所述传动机构上的其中一个所述第三齿轮进行啮合；以及

第五齿轮，其与所述第四齿轮进行啮合，且该第五齿轮与位于中间的另一侧的所述传动机构上对应的所述第三齿轮进行啮合。

2.根据权利要求1所述的足脚式机器人，其特征在于，所述滑块设置于所述足脚的中部，以使所述抬脚摆杆与所述足脚的中部连接；且所述足脚的上部及下部分别套设于两个所述平移摆杆的外端；位于上部的所述平移摆杆的前后摆动机构及位于下部的所述平移摆杆的前后摆动机构分别由两个所述第一动力机构提供动力。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的足脚式机器人，其特征在于，所述上下摆动机构包括：

转台，其以能够转动的方式设置于所述机身上；

第六齿轮，其设置于所述转台上，该第六齿轮的主轴与所述抬脚摆杆的内端固定连接，且该第六齿轮由所述第二动力机构驱动进行转动。

4.根据权利要求3所述的足脚式机器人，其特征在于，所述第二动力机构包括八个分别设置于八个所述转台上的第二电机以及八个分别与该八个第二电机连接的第七齿轮，且八个所述第七齿轮分别与八个所述第六齿轮进行啮合。