[0001] 本实用新型涉及四足机器人技术领域，特别是一种仿生四足机器人。

[0002] 二十世纪六十年代，机器人技术的研究进入了以机械和液压控制实现的发展阶段。美国的Shigley(1960)和Baldwin(1966)都使用凸轮连杆机构设计了机动的步行车，但由于技术水平限制，所设计的步行机效率低而且对地面的适应性差。典型的是1969年，美国的通用电气公司制造出一种机器马，它的四条腿由液压伺服马达系统驱动，安装在腿和脚上的位置传感器完成位置检测功能，马背的驾驶台上可以坐一个人，进行操纵，当操纵员的手、脚动作时，就把动作传到机器马身上，不过力量大了好多倍，使马的四条腿动作，它的行走速度比人快一倍，它的前足可以拿起200多千克的重物。它最初是为了在恶劣条件下，帮助步兵搬运东西而设计的。虽然整机操作比较费力，但实现了步行及爬越障碍的功能，被视为是现代步行机发展史上的一个里程碑。但从步态规划及控制的角度来说，这种要人跟随操纵的步行机并没有体现步行机器人的实质性意义，只能算作是人操作的机械移动装置。

[0003] 随着电子技术发展，计算机的出现，机器人技术进入了全面发展的阶段。20世纪90年代初期，由英国研制出四条腿的机器人，它有点像矮脚马。它前后腿分别组成对，向前迈进就像颠驰；若是同侧前后腿组成对，动作就像溜蹄，它的行动很自由。

[0004] 在国内，中科院沈阳自动化研究所、清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学等单位和院校都先后开展了机器人技术的研究，并在多足步行机器人技术的发展上也取得了较大的成果，例如：我国上海于20世纪90年代制成四足步行千日年，它能在高低不平的地面行走，可上台阶、爬斜坡、越过障碍物。

[0005] 尽管四足机器人技术有了很大的发展，国内外均研究开发了很多原理样机或实验模型，但制约四足机器人技术进一步发展的基础理论问题并没有得到根本的解决。正如著名机器人学家Angeles教授所言：“步行机器人的理论研究步伐要远远落后于其技术开发的步伐”。

[0006] 现有的四足机器人的基础技术研究尚不够成熟和完善，存在以下问题：

[0007] 1、机器腿结构的可塑性和多变性不高，腿结构不够优化，运动不够流畅；

[0008] 2、机器腿结构设计繁琐，腿部布置有线路，容易造成线路间的刮蹭；

[0009] 3、运动过程中的冲击力容易对舵机造成损坏，影响舵机使用寿命。实用新型内容

[0010] 本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的机器腿可塑性和多变性不高的问题，提供一种仿生四足机器人，机器人腿部结构简洁紧凑，能够作出更大角度和范围的动作，可塑性和多变性较高，运动更加流畅，同时能够省去机器人腿部布线，避免了线路间刮蹭，运动过程减小对舵机的冲击，延长了舵机使用寿命。

[0011] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

[0012] 一种仿生四足机器人，其包括机身和连接机身的结构腿，结构腿包括支撑腿、第一连杆、第二连杆和连杆传动件，支撑腿的一端用于支撑，支撑腿的另一端分别与第一连杆和第二连杆的底端铰接，第一连杆和第二连杆的顶端分别铰接至连杆传动件，连杆传动件、第一连杆、第二连杆与支撑腿形成双曲柄机构，连杆传动件和第一连杆分别连接有驱动装置。

[0013] 通过驱动装置带动连杆传动件，通过另一驱动装置带动第一连杆，结构腿能够进行非同步的转动和弯曲动作，能够非同步地进行控制，结构腿能够作出更大角度和范围的动作，可塑性和多变性较高，能够更近似地模拟出四足动物行动动作，通过双曲柄机构实现对支撑腿的动作调节，由于双曲柄机构的各部件同步移动和转动，避免了动作的僵硬，动作连贯性更佳，运动更加流畅。

[0014] 在实用新型较佳的实施例中，上述两个驱动装置错位叠加设置在机身上，连接连杆传动件的驱动装置设在连接第一连杆的驱动装置的斜下方向；通过错位叠加设置，两个驱动装置分别位于斜方向上，能够独立地对双曲柄机构的两个部件进行带动，从而实现动作的连贯性。

[0015] 在实用新型较佳的实施例中，上述连杆传动件包括第一传动件、第二传动件和传动杆，第一传动件分别与第一连杆和第二连杆铰接，第二传动件的两端分别与第一传动件和传动杆铰接，传动杆连接至驱动装置；通过第一传动件、第二传动件和传动杆形成多段式的传动结构，能够通过驱动装置带动，进而带动双曲柄机构变形与实现支撑腿的动作，实现联动，同时，通过多段式的传动结构，能够避免两个驱动装置之间的输出造成影响，能够独立地进行驱动。

[0016] 在实用新型较佳的实施例中，上述传动杆包括传动杆一和传动杆二，传动杆通过传动杆一和传动杆二的相对位置改变而调节传动杆自身的长度；通过改变传动杆一和传动杆二的相对位置，能够对传动杆的长度进行调节，以将支撑腿调节到合适的位置和角度，扩大了结构腿的可活动和调节范围，可塑性和多变性较高，能够实现更多的动作。

[0017] 在实用新型较佳的实施例中，上述第一传动件分别与第二传动件、第一连杆和第二连杆形成三个铰接点，三个铰接点的连线形成钝角，三个铰接点始终位于传动杆与驱动装置连接点的水平线以上；通过铰接点的设置，使得第一连杆、第二连杆能够从竖直状态转动至倾斜向后，支撑腿能够从水平状态转动至倾斜向前，结构腿的大腿部分活动范围。

[0018] 在实用新型较佳的实施例中，上述仿生四足机器人还包括平面推力轴承，平面推力轴承设在双曲柄机构的连接处，或设在双曲柄机构与驱动装置的连接处；通过设置平面推力轴承，减小了各部件连接处的摩擦力，使结构腿的运动更加流畅，避免发生卡顿现象。

[0019] 在实用新型较佳的实施例中，上述机身的两侧分别间隔地安装有两个结构腿，各驱动装置相互独立；通过安装四个结构腿，为机器人提供稳定的支撑，通过驱动装置独立进行驱动，能够相互独立地对各结构腿进行调节。

[0020] 在实用新型较佳的实施例中，上述驱动装置采用舵机，每两个舵机为一组，每组舵机相互间隔地安装在机身的侧面；通过舵机能够为结构腿提供稳定的输出，便于调节结构腿的转动、支撑腿的转动。

[0021] 综上所述，本实用新型的有益效果是：

[0022] 1、通过驱动装置带动，结构腿能够进行非同步的转动和弯曲动作，作出更大角度和范围的动作，可塑性和多变性较高，能够更近似地模拟出四足动物行动动作，通过双曲柄机构实现对支撑腿的动作调节，由于双曲柄机构的各部件同步移动和转动，避免了动作的僵硬，动作连贯性更佳，运动更加流畅。

[0023] 2、通过将驱动一个结构腿的两个驱动装置设在机身上，叠加设置，结构腿更加简单紧凑，省去了机器人腿部布线，避免了运动过程中，线路间刮蹭。

[0024] 3、通过传动的方式带动结构腿的运动，在运动过程减小了对舵机的冲击，延长了舵机使用寿命。

[0029] 下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

[0030] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例提供一种仿生四足机器人，其包括结构腿1、机身2和驱动装置，结构腿1包括支撑腿11、第一连杆12、第二连杆13和连杆传动件，连杆传动件包括第一传动件14、第二传动件15和传动杆16，驱动装置采用舵机3，结构腿1设在机身2的两侧，结构腿1为双曲柄机构，通过结构腿1自身的结构变形实现支撑腿11的转动，通过结构腿1的整体转动实现行走，该结构是通过驱动装置带动连杆传动件，通过另一驱动装置带动第一连杆12，这样，支撑腿11、第一连杆12、第二连杆13和连杆传动件能够进行非同步的转动和弯曲动作，而双曲柄机构能够对支撑腿11的动作进行同步调节和控制，结构腿1能够作出更大角度和范围的动作，可塑性和多变性较高，避免了动作的僵硬，动作连贯性更佳，运动更加流畅。

[0033] 该机器人的机身2的两侧分别间隔地安装有两个结构腿1，共四个结构腿1，每个结构腿1与机身2的连接相同，通过安装四个结构腿1，为机器人提供稳定的支撑，通过驱动装置独立进行驱动，能够相互独立地对各结构腿1进行调节，以下对一结构腿1进行说明：每个结构腿1都是通过两个舵机3驱动的，两个舵机3分别嵌入设置在机身2的侧面，错位叠加设置，相互独立，两个舵机3分别位于倾斜方向上且相互间隔，能够独立地对双曲柄机构的两个部件进行带动，从而实现动作的连贯性，通过舵机3能够为结构腿1提供稳定的输出，便于调节结构腿1的转动、支撑腿11的转动；其中一个舵机3的输出轴连接有转盘，而第一连杆12的顶端通过销轴连接至转盘，这样，通过舵机3而带动第一连杆12在竖直平面内转动，而另一舵机3的输出轴同样连接有转盘，传动杆16的一端通过销轴连接至该转动，这样，通过该舵机3带动传动杆16转动，相互独立设置能够避免两个舵机3之间的输出造成影响，独立地进行驱动。

[0034] 该双曲柄机构是通过支撑腿11、第一连杆12、第二连杆13和第一传动件14依次按次序连接的，具体地，支撑腿11的一端用于支撑，该端的端部带有便于支撑在地面的圆柱形结构，其端面为圆形，支撑腿11的另一端分别与第一连杆12和第二连杆13的底端铰接，而第一连杆12和第二连杆13的顶端分别铰接至第一传动件14，支撑腿11的该端的端部设有相互间隔且贯穿其两侧的通孔，而第一传动件14同样设有与上述两通孔等距间隔的另两个通孔，而第一连杆12和第二连杆13得顶底两端同样分别设有对接孔，采用销轴穿过通孔和对应的对接孔，使得第一连杆12的顶底两端分别连接至第一传动件14和支撑腿11，第二连杆13的顶底两端分别连接至第一传动件14和支撑腿11，第一连杆12和第二连杆13平行，这样，第一传动件14、第一连杆12、第二连杆13与支撑腿11形成双曲柄机构，该双曲柄机构形成四个铰接处，支撑腿11与第一连杆12、第二连杆13的铰接处，第一传动件14与第一连杆12、第二连杆13的铰接处分别设有平面推力轴承，平面轴承由带滚针或圆柱滚子或钢球的平面保持架组件和平面垫圈组成，平面推力轴承能够减小各连接处的摩擦力，使结构腿1的运动更加流畅，避免发生卡顿现象。

[0035] 第一传动件14、第二传动件15和传动杆16组成了多段式的传动结构，通过多段传动式结构将舵机3的输出传动至双曲柄机构上，进而带动双曲柄机构产生形变，实现支撑腿11的摆动动作；第二传动件15的两端分别与第一传动件14和传动杆16铰接，同样地，通过销轴和通孔的设置方式进行铰接设置，而第一传动件14与第二传动件15、第二传动件15与传动杆16的连接处分别设置有平面推力轴承，这样，减小了第一传动件14、第二传动件15和传动杆16的相邻两者之间的摩擦；第一传动件14为相互连接的两段结构组成，第一传动件14的两段结构之间互成锐角，其中一段用于组成双曲柄机构，为上述的与第一连杆12、第二连杆13连接的部分，而第一传动件14的另一段用于与第二传动件15连接，在该两段结构的连接处、两段结构的端部分别形成三个铰接点，作为第一传动件14分别与第二传动件15、第一连杆12和第二连杆13的铰接处，三个铰接点的连线形成钝角，三个铰接点始终位于传动杆
16与驱动装置连接点的水平线以上，这样，舵机3驱动传动杆16时，多段式的传动能够带动第一传动件14向前运动，使得支撑腿11在双曲柄机构的带动下向后摆动，从而实现机器人向后施加力，推动机器人顺利前进，该设置能够确保连杆传动件的转动角度，使得第一连杆
12、第二连杆13能够从竖直状态转动至倾斜向后，支撑腿11能够从水平状态转动至倾斜向前，结构腿1的大腿部分活动范围。

[0036] 传动杆16为长度可调结构，其包括传动杆16一和传动杆16二，第一传动杆16和第二传动杆16分别设置有多个相互间隔的调节孔，相邻调节孔之间等距间隔，使用插轴或螺栓将对应位置的调节孔连接，通过调节传动杆16一和传动杆16二的位置，使得调节孔位置对应，进而将传动杆16一和传动杆16二相互固定，实现了传动杆16的长度调节；通过改变传动杆16一和传动杆16二的相对位置，能够对传动杆16的长度进行调节，以将支撑腿11调节到合适的位置和角度，扩大了结构腿1的可活动和调节范围，可塑性和多变性较高，能够实现更多的动作。

[0037] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。