本發(fā)明涉及機器人領域，尤其涉及一種磁吸式輪腿切換繩驅四足機器人及其控制方法。

背景技術：

1、傳統(tǒng)電驅動四足機器人使用電機直接驅動關節(jié)運動。繩驅四足機器人通過繩驅動技術降低了關節(jié)慣性和功耗。如公開號為cn115610554的專利文獻公開了一種基于吊臂合葉式關節(jié)的全電機繩驅多足機器人，通過吊臂機構將極大地提升了各關節(jié)的驅動力矩，但是在實際的工業(yè)運輸領域應用中，四足機器人雖然能滿足負載能力的需求，但運動速度有限，往往不能滿足實際的運動需求，同時也存在機器人質量過大的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種磁吸式輪腿切換繩驅四足機器人及其控制方法，旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。

2、本發(fā)明的技術方案為一種腿部結構，包括：

3、大腿，所述大腿的第一端設置有驅動機構；

4、吊臂，所述吊臂用于提升關節(jié)驅動力矩，所述吊臂設置在所述大腿的下方，所述吊臂上設置有復合鉸鏈，所述吊臂與所述大腿的第二端通過復合鉸鏈連接；

5、小腿，所述小腿設置在所述吊臂的下方，所述小腿的第一端與所述大腿的第二端通過復合鉸鏈連接。

6、進一步，所述大腿上設置有第二定滑輪和第三定滑輪，所述第二定滑輪與所述驅動機構的第三電機的第三轉盤設置在同一平面上，所述第三定滑輪與所述驅動機構的第三電機的第四轉盤設置在同一平面上；

7、所述大腿上還設置有電磁鐵，所述小腿上設置有與所述電磁鐵設置位置相對應的鐵片，所述電磁鐵和所述鐵片上均包含機械鎖緊結構。

8、進一步，所述吊臂的復合鉸鏈上設置有用于監(jiān)測膝關節(jié)的速度的關節(jié)編碼器，

9、所述吊臂的遠端設置有用于調整吊臂長度的滑動軸，所述滑動軸上設置有第一定滑輪、第一張緊端，所述第一定滑輪與所述驅動機構的第二電機的第一轉盤設置在同一平面上，所述第一張緊端與所述驅動機構的第二電機的第二轉盤設置在同一平面上；

10、所述吊臂的近端設置有第四定滑輪和第四張緊端，所述第四定滑輪與所述驅動機構的第三電機的第三轉盤設置在同一平面上，所述第四張緊端與所述驅動機構的第三電機的第四轉盤設置在同一平面上。

11、進一步，所述小腿上設置有第五定滑輪、第六定滑輪、第二張緊端和第三張緊端，

12、所述大腿的第二定滑輪、所述第五定滑輪、所述第六定滑輪和所述第三張緊端設置在同一平面上，?設置在所述驅動機構的第二電機連接的第一轉盤、設置在所述吊臂的第一定滑輪和所述第二張緊端在同一平面上；

13、所述小腿的下端設置有輪子電機，所述電機的輸出軸連接有運動輪，所述小腿的末端設置有足端，所述足端上設置有用于監(jiān)測以足式行走狀態(tài)時足端所受的壓力的壓力傳感器。

14、進一步，所述驅動機構包括第一電機、第二電機、第二絞盤、第三電機、第一絞盤，

15、所述第一電機用于驅動腿部結構的髖關節(jié)的前后擺動，所述第二電機通過聯(lián)軸器與第二絞盤連接，所述第三電機通過聯(lián)軸器與第一絞盤連接。

16、進一步，所述第二絞盤包括靠近第二電機的第一轉盤和遠離第二電機的第二轉盤，所述第一轉盤的直徑為所述第二轉盤的直徑的兩倍，

17、所述第一轉盤上設置有第一繩索，所述第一繩索的第一端固定在所述第一轉盤上，所述第一繩索的第二端通過設置在吊臂上的第一定滑輪與設置在小腿上的第二張緊端連接，

18、所述第二轉盤上設置有第二繩索，所述第二繩索的第一端固定在所述第二轉盤上，所述第二繩索的第二端與設置在吊臂上的第一張緊端連接。

19、進一步，所述第一絞盤包括靠近第三電機的第三轉盤和遠離第三電機的第四轉盤，所述第三轉盤的直徑為所述第四轉盤的直徑的兩倍，

20、所述第三轉盤上設置有第三繩索，所述第三繩索的第一端固定在所述第三轉盤上，所述第三繩索的第二端依次通過設置在大腿上的第二定滑輪、設置在吊臂上的第四定滑輪、設置在小腿上的第五定滑輪和第六定滑輪與設置在小腿上的第三張緊端連接，

21、所述第四轉盤上設置有第四繩索，所述第四繩索的第一端固定在所述第四轉盤上，所述第四繩索的第二端通過設置在大腿上的第三定滑輪與設置在吊臂上的第四張緊端連接。

22、進一步，本發(fā)明還提出一種機器人，包括多個所述的腿部結構，

23、還包括載物臺和多個分別用于控制對應腿部結構的左右擺動的電機，

24、每一個腿部結構分別設置在所述載物臺的端點上，每一個電機分別通過對應的連接件與對應的所述腿部結構的頂部連接。

25、進一步，所述腿部結構的個數(shù)為4個。

26、進一步，本發(fā)明還提出一種機器人的控制方法，應用在所述的腿部結構上，所述的機器人的控制方法包括以下步驟：

27、s100、在第一構型下，第一電機、第二電機和第三電機分別以預設的速度、和運動至預設的角度、和；

28、s200、當設置在膝關節(jié)處的關節(jié)編碼器檢測到膝關節(jié)角度為第二構型對應的預設角度時，切斷電磁鐵的通電，小腿和大腿通過電磁鐵與鐵片之間的吸附而相互固定，實現(xiàn)從第一構型到第二構型的轉換；

29、s300、在第二構型下，首先給電磁鐵通電，使電磁鐵失去磁性，小腿和大腿斷開連接；

30、s400、第一電機、第二電機和第三電機分別以預設的速度、和運動至預設的角度、和，實現(xiàn)從第二構型到第一構型的轉換。

31、本發(fā)明的有益效果是：

32、本發(fā)明提供了一種高負載、高運動性能和輕量化的磁吸式輪腿切換繩驅四足機器人，采用使用碳纖維以及鋁合金材料的大腿和小腿、磁吸式輪腿切換機構，實現(xiàn)了具有高負載、高運動性能和輕量化特征的磁吸式輪腿切換繩驅四足機器人，提升了繩驅四足機器人的運動性能，在不犧牲其載重比的情況下降低其自身質量。

技術特征：

1.一種腿部結構，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的腿部結構，其特征在于，

3.根據(jù)權利要求1所述的腿部結構，其特征在于，

4.根據(jù)權利要求1所述的腿部結構，其特征在于，

5.根據(jù)權利要求1所述的腿部結構，其特征在于，

6.根據(jù)權利要求5所述的腿部結構，其特征在于，

7.根據(jù)權利要求5所述的腿部結構，其特征在于，

8.一種機器人，其特征在于，包括多個如權利要求1至7任一所述的腿部結構，

9.根據(jù)權利要求8所述的機器人，其特征在于，

10.一種機器人的控制方法，應用在權利要求8至9任所述的機器人上，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明涉及一種磁吸式輪腿切換繩驅四足機器人及其控制方法，腿部結構包括：大腿，所述大腿的第一端設置有驅動機構；吊臂，所述吊臂用于提升關節(jié)驅動力矩，所述吊臂設置在所述大腿的下方，所述吊臂上設置有復合鉸鏈，所述吊臂與所述大腿的第二端通過復合鉸鏈連接；小腿，所述小腿設置在所述吊臂的下方，所述小腿的第一端與所述大腿的第二端通過復合鉸鏈連接。本發(fā)明實現(xiàn)了具有高負載、高運動性能和輕量化特征的磁吸式輪腿切換繩驅四足機器人，提升了繩驅四足機器人的運動性能，在不犧牲其載重比的情況下降低其自身質量。

技術研發(fā)人員：徐文福,范啟成,張重陽,吳雨芯,閆磊
受保護的技術使用者：哈爾濱工業(yè)大學（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8