本發(fā)明涉及一種微步機(jī)器人，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

機(jī)器人從它的定義來看，就是用來代替人類進(jìn)行工作的機(jī)器裝置，一些繁重的體力工作，不需要復(fù)雜思考的重復(fù)性工作，可以通過專門設(shè)計的機(jī)器人取代工人，將人們從低級勞動中解放出來，既可以提高生產(chǎn)率，同時也可以提高生產(chǎn)質(zhì)量?？紤]到國外甚至是國內(nèi)老齡化不斷加重的情況，一些服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用也可以緩解勞動力不足的窘境。市面上現(xiàn)有的一些機(jī)器人不是結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高就是靠輪子行走，對地面的平整度要求較高，滿足不了一般情況下的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微步機(jī)器人，它對地面平整度要求不高，能夠跨越較低障礙物，并具有轉(zhuǎn)向特性。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種微步機(jī)器人，包括殼體、前進(jìn)電機(jī)、行走機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，前進(jìn)電機(jī)安裝在殼體上；所述行走機(jī)構(gòu)包括齒輪傳動機(jī)構(gòu)、切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)和足部，其中，齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括前后依次嚙合的前驅(qū)動齒輪、中間齒輪和后驅(qū)動齒輪，前進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器與中間齒輪連接，前后驅(qū)動齒輪均具有齒輪軸，切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)安裝在殼體兩側(cè)，并且由上述齒輪軸驅(qū)動；所述足部安裝在切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的下方；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動齒輪、轉(zhuǎn)向齒輪、推力球軸承、底座和舵機(jī)，驅(qū)動齒輪和轉(zhuǎn)向齒輪均為水平布置且相互嚙合，舵機(jī)與驅(qū)動齒輪的齒輪軸連接，并向驅(qū)動齒輪提供轉(zhuǎn)向動力，轉(zhuǎn)向齒輪的齒輪軸的下部連接推力球軸承，推力球軸承位于殼體下方的軸承座內(nèi)，轉(zhuǎn)向齒輪的齒輪軸通過開口銷與底座連接。

進(jìn)一步為了實(shí)現(xiàn)近似人類走動的運(yùn)動軌跡，切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)由原動桿、從動桿、中間桿和延長中間桿，以及三個連桿組成，各桿件通過墊圈和連桿銷連接，由原動桿帶動其余桿件運(yùn)動，以便作為機(jī)器人腿部實(shí)現(xiàn)近似人類正常走動時的運(yùn)動軌跡，并能跨越較矮的障礙物。

進(jìn)一步為了減小機(jī)器人行走時對地面的沖擊，所述行走機(jī)構(gòu)還包括減震機(jī)構(gòu)，減震機(jī)構(gòu)位于切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)和足部之間，所述減震機(jī)構(gòu)包括足部連接板和彈簧，足部連接板通過螺栓固定連接在切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的下部，足部連接板通過彈簧與足部連接。

進(jìn)一步為了增加穩(wěn)定性，所述切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)共設(shè)置有四組，平均分布在殼體的兩側(cè)。

進(jìn)一步，所述切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的原動桿通過開口銷與前驅(qū)動齒輪或后驅(qū)動齒輪的齒輪軸固定實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動，從而帶動切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。

進(jìn)一步，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)與殼體配合處均設(shè)有深溝球軸承。

采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的微步機(jī)器人利用切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)具有貼近人走路方式的運(yùn)動軌跡，使本微步機(jī)器人前進(jìn)更加平穩(wěn)，并能跨越較矮的障礙物，對地面的平整度要求較低，適用范圍更加廣泛；本發(fā)明的齒輪傳動機(jī)構(gòu)利用中間齒輪，從而使前后驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)動方向一致化，使前后驅(qū)動齒輪同向等速轉(zhuǎn)動；本發(fā)明還在切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)與足部之間增設(shè)減震機(jī)構(gòu)，以減小機(jī)器人行走時對地面的沖擊，起到減震的作用；本發(fā)明還具有轉(zhuǎn)向功能，并由舵機(jī)提供轉(zhuǎn)動動力，使殼體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而達(dá)到改變方向的目的；本發(fā)明的微步機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)性能良好，成本低，操作方便、易驅(qū)動和控制，智能化、運(yùn)動平穩(wěn)性好，適合廣泛推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的底部的局部放大圖；

圖3為本發(fā)明的行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的原理圖；

圖5為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、殼體，2、軸承端蓋，3、齒輪軸，4、原動桿，5、連桿，6、墊圈，7、連桿銷，8、足部連接板，9、開口銷，10、中間桿和延長中間桿，11、從動桿，12、前進(jìn)電機(jī)，13、彈簧，14、足部，15、螺栓，16、推力球軸承，17、底座，18、舵機(jī)，19、后驅(qū)動齒輪，20、聯(lián)軸器，21、中間齒輪，22、前驅(qū)動齒輪，23、深溝球軸承，24、驅(qū)動齒輪，25、轉(zhuǎn)向齒輪。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1至圖5所示，一種微步機(jī)器人，包括殼體1、前進(jìn)電機(jī)12、行走機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人整體的轉(zhuǎn)動，改變前進(jìn)的方向，前進(jìn)電機(jī)12安裝在殼體1上；所述行走機(jī)構(gòu)包括齒輪傳動機(jī)構(gòu)、切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)和足部14；

其中，齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括前后依次嚙合的前驅(qū)動齒輪22、中間齒輪21和后驅(qū)動齒輪19，前進(jìn)電機(jī)12通過聯(lián)軸器20與中間齒輪21連接，前進(jìn)電機(jī)12通過聯(lián)軸器20傳遞到中間齒輪21，再由中間齒輪21將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到前后驅(qū)動齒輪實(shí)現(xiàn)同向等速轉(zhuǎn)動；

前后驅(qū)動齒輪均具有齒輪軸3，該齒輪軸通過軸承安裝在殼體1上，軸承具有軸承端蓋2，切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)安裝在殼體1兩側(cè)，并且由上述齒輪軸驅(qū)動；所述足部14安裝在切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的下方；

所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動齒輪24、轉(zhuǎn)向齒輪25、推力球軸承16、底座17和舵機(jī)18，驅(qū)動齒輪24和轉(zhuǎn)向齒輪25均為水平布置且相互嚙合，舵機(jī)18與驅(qū)動齒輪24的齒輪軸連接，并向驅(qū)動齒輪24提供轉(zhuǎn)向動力，轉(zhuǎn)向齒輪25的齒輪軸的下部連接推力球軸承16，舵機(jī)18固定于殼體1上，推力球軸承16安裝在殼體1下方的軸承座內(nèi)，轉(zhuǎn)向齒輪25的齒輪軸通過開口銷與底座17連接。

可選地，如圖1、圖3所示，切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)由原動桿4、從動桿11、中間桿和延長中間桿10，以及三個連桿5組成，各桿件通過墊圈6和連桿銷7連接，由原動桿4帶動其余桿件運(yùn)動，以便作為機(jī)器人腿部實(shí)現(xiàn)近似人類正常走動時的運(yùn)動軌跡，并能跨越較矮的障礙物。

具體來說，如圖1、圖3、圖4所示，切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的三根連桿5與從動桿11、延長中間桿相連接組成平行四邊形結(jié)構(gòu)，用來保持機(jī)器人腳面與地面的平行。

優(yōu)選地，如圖1、圖3所示，所述行走機(jī)構(gòu)還包括減震機(jī)構(gòu)，減震機(jī)構(gòu)位于切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)和足部14之間，所述減震機(jī)構(gòu)包括足部連接板8和彈簧13，足部連接板8通過螺栓15固定連接在切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的下部，足部連接板14通過彈簧13與足部14連接。

優(yōu)選地，如圖1、圖3所示，所述切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)共設(shè)置有四組，平均分布在殼體1的兩側(cè)。

進(jìn)一步，如圖3所示，所述切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的原動桿4通過開口銷9與前驅(qū)動齒輪22或后驅(qū)動齒輪19的齒輪軸固定實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動，從而帶動切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。

進(jìn)一步，如圖3所示，所述齒輪傳動機(jī)構(gòu)與殼體1配合處均設(shè)有深溝球軸承23。

本發(fā)明的工作原理如下：

行走：如圖1、2、3所示，前進(jìn)電機(jī)12通過聯(lián)軸器20將運(yùn)動傳遞給中間齒輪21，從而帶動前驅(qū)動齒輪22和后驅(qū)動齒輪19的同向等速轉(zhuǎn)動；由于原動桿4是通過開口銷9與前后驅(qū)動齒輪的齒輪軸相連接的，所以前驅(qū)動齒輪22和后驅(qū)動齒輪19將轉(zhuǎn)動形式傳遞給原動桿4，并帶動從動桿11、中間桿10和連桿5運(yùn)動，運(yùn)動原理如圖4所示，圖中的虛線就是足部14的運(yùn)動軌跡；由于本微步機(jī)器人具有四個足部同步運(yùn)動，當(dāng)足部14運(yùn)動到與地面接觸時，即可平穩(wěn)的帶動殼體1向前運(yùn)動；當(dāng)足部14運(yùn)動到比底座17高的位置時，則由底座17支撐整個殼體1，切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)做一個近似水平的拉回動作，即完成一個機(jī)器人前進(jìn)的循環(huán)。

轉(zhuǎn)向：如圖5所示，當(dāng)微步機(jī)器人需要調(diào)整方向時，舵機(jī)18在足部14抬起的間隙帶動驅(qū)動齒輪24轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪24帶動轉(zhuǎn)向齒輪25轉(zhuǎn)動，由于舵機(jī)18固定在殼體1上，殼體1又坐落于推力球軸承16上，所以殼體1會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而達(dá)到改變方向的目的。

本發(fā)明的微步機(jī)器人利用切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)具有貼近人走路方式的運(yùn)動軌跡，使本微步機(jī)器人前進(jìn)更加平穩(wěn)，并能跨越較矮的障礙物，對地面的平整度要求較低，適用范圍更加廣泛；本發(fā)明的齒輪傳動機(jī)構(gòu)利用中間齒輪21，從而使前后驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)動方向一致化，使前后驅(qū)動齒輪同向等速轉(zhuǎn)動；本發(fā)明還在切比雪夫連桿機(jī)構(gòu)與足部14之間增設(shè)減震機(jī)構(gòu)，以減小機(jī)器人行走時對地面的沖擊，起到減震的作用；本發(fā)明還具有轉(zhuǎn)向功能，并由舵機(jī)18提供轉(zhuǎn)動動力，使殼體1產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而達(dá)到改變方向的目的；本發(fā)明的微步機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)性能良好，成本低，操作方便、易驅(qū)動和控制，智能化、運(yùn)動平穩(wěn)性好，適合廣泛推廣應(yīng)用。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。