張久雷,劉 靜
(廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,廣東佛山 528041)
大多數(shù)行走機(jī)器人的步行機(jī)構(gòu)都是基于自然界的動物或昆蟲仿生設(shè)計(jì)出來的[1?2],且控制系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、主要應(yīng)用科研,難以教學(xué)應(yīng)用或培訓(xùn)、科普教育應(yīng)用;也難以在玩具、物流、搬運(yùn)、娛樂等領(lǐng)域拓展應(yīng)用。
這里設(shè)計(jì)研究的八足步行機(jī)器人是采用類似昆蟲類爬行動物的外展趴臥式腿部結(jié)構(gòu);把爬行腿安裝在機(jī)體側(cè)面,可使機(jī)體在相對不大且重心相對偏低的情況下,可使爬行腿設(shè)計(jì)的較長,使其落腳點(diǎn)可以達(dá)到很大、很廣的活動范圍,能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的地形情況,且穩(wěn)定性更好。
要求步行機(jī)器人具有良好的靈活性和地面適應(yīng)性,就需要配備較多的驅(qū)動電機(jī)或傳動系統(tǒng),但可控自由度和控制難度將大幅增加。
因此,在滿足運(yùn)動條件下,驅(qū)動電機(jī)越少越好[3]。這里以2個電機(jī)分別獨(dú)立驅(qū)動2條曲軸、進(jìn)而分別帶動與2條曲軸鉸接的步行腿機(jī)構(gòu)的技術(shù),研發(fā)了一種八足趴臥式步行機(jī)器人。
該機(jī)器人每條步行腿機(jī)構(gòu)均是由曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成的大腿、小腿及胯關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié);且每條步行腿均是由2 個曲柄控制,以實(shí)現(xiàn)其前后和上下擺動,能模擬昆蟲類步行腿三維空間的爬行步態(tài)。
該機(jī)具有16個自由度,但只需2個電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)控制整機(jī)的爬行運(yùn)動要求,驅(qū)動電機(jī)少、價(jià)格低、組裝簡單;大幅度降低了制造裝配中驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量和原材料成本,利于批量制作和拓展應(yīng)用;……