(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号CN102030049B (45)授权公告日2012.06.13 (21)申请号201010569579.5 JP昭61-21868A,1986.01.30,全文. (22)申请日2010.12.02 US5423708A,1995.06.13,全文. (73)专利权人燕山大学 审查员石迎军 地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大 街西段438号 (72)发明人路懿张秀礼 (74)专利代理机构秦皇岛市维信专利事务所 13102 代理人鄂长林 (51)1nt.Cl. B62057032(2006.01) (56)对比文件 CN2825410Y,2006.10.11,全文， CN101337494A,2009.01.07,全文 CN101774408A,2010.07.14,全文. JP昭5957074A,1984.04.02,全文 权利要求书1页说明书3页附图1页 (54)发明名称 蜥蜴式四足机器人 (57)摘要 5-3、 本发明公开一种蜥蜴式四足机器人。所述机 4-3 6-3 23 6-2 器人包括一个机架(1)和四个含两自由度的足装 5.2 4-2 置，每个足装置由一个摆动机构和回转机构组成。 所述摆动机构的活塞杆相对液压缸伸缩运动，驱 2-2 动摆腿相对摆架的往复摆动。所述回转机构的电 3-2 动机固定在机架上，驱动摆架带动摆动机构相对 2- 机架转动0-200度。每个足装置的摆动机构和回 转机构的复合运动能实现象蜥蜴足的循环运动： 侧拾足转动、向前迈步摆动、落足转动、向后蹬地 摆动。机架与四组摆动机构和回转机构的复合运 动可以等效蜥蜴的运动。本发明可以实现前行或 后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等灵活复杂 的运动方式，可以在极不规侧的路面上行走，能够 跨越或跳越障碍，适应性强
CN102030049B 权利要求书 1/1页 1.一种蜥蜴式四足机器人，包括一个机架(1)和四个结构相同的含两自由度的足装 置，其特征是：所述机架(1)为矩形立方体结构，沿其长度方向两侧分别开有两组通孔， 分别与四个足装置联接，所述第一个足装置由第一个摆动机构和第一个回转机构组成，其 中： 所述第一个摆动机构中，摆腿(2-1)上端与摆架(5-1)一端转动联接，摆腿(2-1)中 部与活塞杆(3-1)一端转动联接，摆腿(2-1)下端与地面接触，摆架(5-1)另一端与液压缸 (4-1)球铰联接，活塞杆(3-1)与液压缸(4-1)同轴联接，活塞杆(3-1)相对液压缸(4-1) 伸缩运动，驱动摆腿(2-1)相对摆架(5-1)的往复摆动： 所述第一个回转机构中，机架(1)与摆架(5-1)转动联接，机架(1)与电动机(6-1)固 定连接，摆架(5-1)与电动机(6-1)同轴联接，电动机(6-1)驱动摆架(5-1)带动第一个摆 动机构相对机架(1)作0-200度转动。 2.根据权利要求1所述的蜥蜴式四足机器人，其特征是：所述摆腿(2-1)为三角形板 结构，其上端和中部各开有一个孔，分别与摆架(5-1)和活塞杆(3-1)转动联接
CN102030049B 说明书 1/3页 蜥蜴式四足机器人 技术领域 [0001] 本发明涉及一种机器人技术领域，特别是涉及一种蜥蜴式四足式机器人。 背景技术 [0002]足式机器人是移动机器人家族的一种，是近年来机器人研究领域一个比较活跃的 方向。与轮式和履带式移动机器人相比，虽然足式机器人结构比较复杂，控制相对繁琐，但 有独特的优点：足式机器人自由度多，可以实现复杂灵活的运动方式，且因为足式机器人行 走过程中的支撑点是离散的，借助对立足点的判断和选择，可以在极不规则的路面上行走， 能够跨越或跳越障碍，适应性极强。因此在军事侦察、灾后搜救、航空航天探测、工业管道内 部检测、医学检测、家庭娱乐、仿生学等领域都有广泛的应用前景。仿生四足机器人以其结 构和控制方法的相对简单成为足式机器人的一个理想研究对象，多年来世界各国高度重视 足式机器人器人的研究、研制与应用。对其研究逐步从试验研究转入到实际应用，其关键技 术融合了机器人学、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的 高新技术，成为当今机器人研究的发展方向，在国民经济和国家安全中起着重要作用，并具 有重大的战略意义。 [0003]至今人们己研制出多种四足机器人。2005年美国Boston Dynamics公司专门为 美国军队研究设计的四足机器人“大狗”，能攀越35度斜坡，携带150kg的重物，行速可达 7000m/h。2003年东京工业大学开发机器人Quad1 ator II,控制架构采用嵌入式系统，并以 产学联合的方式进行了商品化。Tmsuk和三洋电机开发成功的两种型号的面向家庭安全用 途的4足行走机器人。2004年青岛启东电子设备设备有限公司研制BI0-12四足爬虫机器 人，具有12自由度，单腿4自由度。2003年清华大学研制一种四足机器人，利用控制模型， 实现不同形态、步态、步态转换、上下坡、越障、转弯等。2006年清华大学郑浩峻等申请“一种 可调整的四足仿生机器人运动结构”发明专利，其特征是大腿和小腿分别由各自的驱动装 置带动其沿各自关节轴摆动。通过调整多项结构参数与运动参数，使机器人呈现多种仿生 形体结构。2009年上海师范大学王丽慧等申请的“一种四足步行机器人的行走机构”实用 新型专利，在机架的前部和后部分别对称设置一套两足驱动组件：所述两足驱动组件是由 左右对称相同的行走腿配置构成。2007年日本高西淳夫申请“四足步行机器人”发明专利， 其特征是每个足机构有多个自由度，相对身体实现弹性伸缩、抬起摆动等运动。2010年聊 城大学孙群等申请“一种凸轮驱动控制式四足机器人的行走机构”专利，利用凸轮驱动控制 式实现每个足机构有多个自由度运动。2010年山东大学荣学文等申请“具有质心调整装置 的液压驱动四足机器人移动机构”，包括躯干、移动架、质心调整装置和四条机器人腿。特点 在于：采用液压驱动，使机器人具有更大的负重能力。这些足式机器人各具特色，但迄今为 止，世界各国研究的足式机器人行走能力与现实要求尚有很大差距。另外由于每个足有多 自由度和多个驱动器，必然使得足机构和结构都很复杂。如何保证足式机器人在复杂灵活 的运动方式前提下，提高行走能力，简化足式机器人机构和结构，是尚待解决的关键难题
CN102030049B 说明书 2/3页 发明内容 [0004]为了保证足式机器人在复杂灵活的运动方式前提下，提高行走能力，简化足式机 器人机构和结构，本发明提供一种蜥蜴式四足机器人。该发明可以实现蜥蜴式四足机器人 前行或后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等灵活复杂的运动方式，可以在极不规则的路 面上行走，能够跨越或跳越障碍。 [0005]所述蜥蜴式四足机器人包括一个机架和四个含两自由度的足装置，每个足装置由 一个摆动机构和回转机构组成，摆动机构包括一个摆腿、一个摆架、一个活塞杆和一个液压 缸。摆腿上端与摆架一端转动联接，摆腿中部与活塞杆一端转动联接，摆腿下端与地面接 触，摆架另一端与液压缸球铰联接，活塞杆与液压缸同轴联接，活塞杆相对液压缸伸缩运 动，可以驱动摆腿相对摆架的往复摆动。回转机构包括一个机架，一个摆架和一个电动机。 机架与摆架转动联接，机架与电动机固定连接，摆架与电动机同轴联接，电动机驱动摆架 带动摆动机构相对机架作0-200度转动。摆动机构和回转机构的复合运动能实现蜥蜴每个 足的运动。机架与四组摆动机构和回转机构的复合运动可以等效蜥蜴的运动。 [0006]本发明的有益效果是：该发明大大简化了足装置的结构，利用液压驱动有效提高 了行走驱动力可以实现蜥蜴式四足机器人前行或后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等 灵活复杂的运动方式，可以在极不规则的路面上行走，能够跨越或跳越障碍，适应性极强。 因此在军事侦察、灾后搜救、航空航天探测、工业管道内部检测、医学检测、家庭娱乐、仿生 学等领域都有广泛的应用前景。 附图说明 [0007]图1是蜥蜴式四足机器人的结构示意图： [0008]图2是摆架的结构示意图。 [0009] 在图1中，1.机架，2-i.第i个摆腿，3-i.第1个活塞杆，4-i.第i个液压缸，5-i. 第i个摆架，6-i.第i个电动机，i=1、2、3、4。 具体实施方式 [0010]实施例 [0011]图1是本发明公开的一个实施例，所述蜥蜴式四足机器人包括一个机架1和四个 相同结构的含两自由度的足装置。所述机架1为矩形立方体结构，沿其长度方向两侧分别 开有两组通孔，分别与四个足装置联接。所述四个足装置的结构相同，其中，第一个足装置 由第一个摆动机构和第一个回转机构组成，所述第一个摆动机构包括一个摆腿2-1、一个摆 架5-1、一个活塞杆3-1和一个液压缸4-1，其中，摆腿2-1上端与摆架5-1一端转动联接，摆 腿2-1中部与活塞杆3-1一端转动联接，摆腿2-1下端与地面接触，摆架5-1另一端与液压 缸4-1球铰联接，活塞杆3-1与液压缸4-1同轴联接，活塞杆相对液压缸伸缩运动，可以驱 动摆腿2-1相对摆架5-1的往复摆动。所述第一个回转机构包括一个机架1、一个摆架5-1 和一个电动机6-1。机架1与摆架5-1转动联接，机架1与电动机6-1固定连接，摆架5-1 与电动机6-1同轴联接，电动机6-1驱动摆架5-1带动第一摆动机构相对机架1作0-200 度转动。摆腿2-1为三角形板结构，其上端开有两个孔，分别与摆架5-1和活塞杆3-1转动 联接。 4
CN102030049B 说明书 3/3页 [0012]摆动机构和回转机构的复合运动能实现蜥蜴每个足的运动。机架1与四组摆动机 构和回转机构的复合运动可以等效蜥蜴的运动。本发明可以实现蜥蜴式四足机器人前行或 后退、左右转弯、跳跃、爬坡、翻转身体等灵活复杂的运动方式，可以在极不规则的路面上行 走，能够跨越或跳越障碍。 5
CN102030049B 说明 书附图 1/1页 5-3 43 2-3 6-3 42,52 6-2 2-2 4-4 2-4 6-4 2 5-4 3-4 5-1 2-1 3-1 图1 5-1 图2