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专利名称：一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310426136.8

专利申请（专利权）人：蒋永辉
权利人地址：河南省漯河市召陵区姬石镇罗庄村2组72号

专利发明（设计）人：蒋永辉

专利摘要：本发明涉及智能机械人领域，且公开了一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，有效的解决了目前机器人一只机械足抬起时，易造成行走平衡性减弱，使得机器人失衡倾倒的问题，包括躯干，所述躯干的底端对称安装有机械足本体，机械足本体分为左侧机械足本体和右侧机械足本体，左侧机械足本体对应人体的左腿，右侧机械足本体对应人体的右腿，本发明，通过在其中一个机械足本体抬起时，支撑的机械足本体上的机械小腿上的驱动电机开启，使得螺杆转动，由于螺杆与配重块螺纹连接，而配重块与移动槽内壁滑动连接，从而使得配重块向下移动，使得机械人重心落在支撑的机械足本体的机械底足上，提高机械人行走稳定性。

主权利要求：
1.一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，包括躯干（1），其特征在于：所述躯干（1）的底端对称安装有机械足本体（2）；
机械足本体（2）分为左侧机械足本体（2a）和右侧机械足本体（2b），左侧机械足本体（2a）对应人体的左腿，右侧机械足本体（2b）对应人体的右腿；
机械足本体（2）包括第一转座（201），第一转座（201）与躯干（1）固定连接，第一转座（201）的下方设有机械大腿（202），机械大腿（202）的顶端安装有第一转头（203），第一转头（203）与第一转座（201）转动连接，机械大腿（202）的底端安装有第二转座（205），第二转座（205）上转动安装有机械小腿（206），机械小腿（206）的底端安装有第三转座（208），机械小腿（206）的下方设有机械底足（209），机械底足（209）的顶端安装有第二转头（210），第二转头（210）与第三转座（208）转动连接,机械小腿（206）的内部安装有重心调节组件（3），机械底足（209）的内部安装有摩擦支撑组件（4）；
所述摩擦支撑组件（4）包括开设于机械底足（209）内部的内槽（401），内槽（401）贯穿至机械底足（209）的背面，内槽（401）背面底端安装有固定座（402），固定座（402）上转动安装有挡板（403），挡板（403）与机械底足（209）的背面紧贴，挡板（403）上安装有固定螺栓（404），挡板（403）与机械底足（209）之间通过固定螺栓（404）固定连接；
所述内槽（401）的内部活动安装有压板（405），压板（405）的下方设有摩擦单元（409），压板（405）与摩擦单元（409）之间等角度安装有压紧弹簧（410），压板（405）的顶端四角处均安装有导向杆（407），导向杆（407）活动安装于导向槽（406）的内部，导向槽（406）开设于内槽（401）的内顶壁上，导向槽（406）贯穿至机械底足（209）的顶端，导向杆（407）贯穿至机械底足（209）的上方，导向杆（407）的顶端安装有顶板（408），压板（405）的顶端对称安装有第二磁块（412），第二磁块（412）的磁性与第一磁块（310）的磁性相同。
2.根据权利要求1所述的一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，其特征在于：
所述第一转头（203）的转轴与第一电机（204）的输出轴固定连接，第一电机（204）固定安装于第一转座（201）上，机械小腿（206）的转轴与第二电机（207）的输出轴固定连接，第二电机（207）固定安装于第二转座（205）上，第二转头（210）的转轴与第三电机（211）的输出轴固定连接，第三电机（211）固定安装于第三转座（208）上。
3.根据权利要求1所述的一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，其特征在于：
所述重心调节组件（3）包括开设于机械小腿（206）上的移动槽（301），移动槽（301）的内部安装有隔板（302），隔板（302）的顶端安装有驱动电机（303），驱动电机（303）的输出轴上安装有螺杆（304），驱动电机（303）的输出轴与隔板（302）转动连接，螺杆（304）的底端与移动槽（301）的内底壁转动连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，其特征在于：
所述移动槽（301）的内部活动安装有配重块（307），配重块（307）的内部开设有螺槽（309），配重块（307）通过螺槽（309）与螺杆（304）螺纹连接，配重块（307）位于隔板（302）的下方，配重块（307）的两侧对称安装有滑块（308），滑块（308）滑动安装于滑槽（306）的内部，滑槽（306）对称开设于移动槽（301）的两侧内壁上，配重块（307）的底端安装有第一磁块（310）。
5.根据权利要求1所述的一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，其特征在于：
所述摩擦单元（409）包括上部板（4091），上部板（4091）的顶壁与压紧弹簧（410）的底端固定连接，上部板（4091）的下方设有下部板（4093），上部板（4091）的底端开设有滑动卡槽（4092），下部板（4093）的顶端安装有滑动卡条（4095），滑动卡条（4095）滑动安装于滑动卡槽（4092）的内部，滑动卡槽（4092）贯穿至上部板（4091）靠近挡板（403）的一侧，下部板（4093）的底端均安装有摩擦块（4094），内槽（401）的内底壁上均匀开设有底孔（411），底孔（411）贯穿至机械底足（209）的底端，摩擦块（4094）位于底孔（411）的内部。
6.根据权利要求5所述的一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，其特征在于：
所述压板（405）的底端对称安装有固定筒（413），固定筒（413）的内部活动安装有活动块（414），活动块（414）的底端安装有连接杆（415），连接杆（415）的底端固定安装于上部板（4091）的顶壁上，活动块（414）的顶端安装有第二弹簧（416），第二弹簧（416）的顶端与固定筒（413）的内顶壁上。
7.根据权利要求5所述的一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，其特征在于：
所述滑动卡槽（4092）的顶端开设有连通槽（4096），连通槽（4096）位于滑动卡条（4095）靠近挡板（403）的一侧，连通槽（4096）的内部活动安装有限位板（4097），限位板（4097）的顶端安装有顶部板（4098），顶部板（4098）的底端对称安装有第一弹簧（4099），第一弹簧（4099）的底端与上部板（4091）的顶壁固定连接。 说明书 : 一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统技术领域[0001] 本发明属于智能机械人领域，具体为一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统。背景技术[0002] 在现实生活中，机器人的运用帮助我们人类加快了工作效率，如工作机器人在工厂中搬运货物，不仅减轻了工作人员工作强度，同时提高安全性能，扫地机器人帮助人们打扫房间，节省人们打扫房间的时间，其中用于搬运货物的机器人如人的身体机构相同，其行走系统包括能够转动的机械大腿、机械小腿和机械底足，机械大腿与躯干连接位置、机械小腿与机械大腿连接位置以及机械底足和机械小腿连接位置均设置有电机，电机用于带动各部件转动，从而实现机器人的行走；但仍存在以下缺陷：[0003] 在机器人一只机械足抬起时，易造成机器人整体重心发生变化，从而使得机器人行走平衡性减弱，从而可能造成机器人失衡倾倒。发明内容[0004] 针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，有效的解决了目前机器人一只机械足抬起时，易造成行走平衡性减弱，使得机器人失衡倾倒的问题。[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于仿生协同的智能机械人行走控制系统，包括躯干，所述躯干的底端对称安装有机械足本体；[0006] 机械足本体分为左侧机械足本体和右侧机械足本体，左侧机械足本体对应人体的左腿，右侧机械足本体对应人体的右腿；[0007] 机械足本体包括第一转座，第一转座与躯干固定连接，第一转座的下方设有机械大腿，机械大腿的顶端安装有第一转头，第一转头与第一转座转动连接，机械大腿的底端安装有第二转座，第二转座上转动安装有机械小腿，机械小腿的底端安装有第三转座，机械小腿的下方设有机械底足，机械底足的顶端安装有第二转头，第二转头与第三转座转动连接,机械小腿的内部安装有重心调节组件，机械底足的内部安装有摩擦支撑组件。[0008] 优选的，所述第一转头的转轴与第一电机的输出轴固定连接，第一电机固定安装于第一转座上，机械小腿的转轴与第二电机的输出轴固定连接，第二电机固定安装于第二转座上，第二转头的转轴与第三电机的输出轴固定连接，第三电机固定安装于第三转座上。[0009] 优选的，所述重心调节组件包括开设于机械小腿上的移动槽，移动槽的内部安装有隔板，隔板的顶端安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有螺杆，驱动电机的输出轴与隔板转动连接，螺杆的底端与移动槽的内底壁转动连接。[0010] 优选的，所述移动槽的内部活动安装有配重块，配重块的内部开设有螺槽，配重块通过螺槽与螺杆螺纹连接，配重块位于隔板的下方，配重块的两侧对称安装有滑块，滑块滑动安装于滑槽的内部，滑槽对称开设于移动槽的两侧内壁上，配重块的底端安装有第一磁块。[0011] 优选的，所述摩擦支撑组件包括开设于机械底足内部的内槽，内槽贯穿至机械底足的背面，内槽背面底端安装有固定座，固定座上转动安装有挡板，挡板与机械底足的背面紧贴，挡板上安装有固定螺栓，挡板与机械底足之间通过固定螺栓固定连接。[0012] 优选的，所述内槽的内部活动安装有压板，压板的下方设有摩擦单元，压板与摩擦单元之间等角度安装有压紧弹簧，压板的顶端四角处均安装有导向杆，导向杆活动安装于导向槽的内部，导向槽开设于内槽的内顶壁上，导向槽贯穿至机械底足的顶端，导向杆贯穿至机械底足的上方，导向杆的顶端安装有顶板，压板的顶端对称安装有第二磁块，第二磁块的磁性与第一磁块的磁性相同。[0013] 优选的，所述摩擦单元包括上部板，上部板的顶壁与压紧弹簧的底端固定连接，上部板的下方设有下部板，上部板的底端开设有滑动卡槽，下部板的顶端安装有滑动卡条，滑动卡条滑动安装于滑动卡槽的内部，滑动卡槽贯穿至上部板靠近挡板的一侧，下部板的底端均安装有摩擦块，内槽的内底壁上均匀开设有底孔，底孔贯穿至机械底足的底端，摩擦块位于底孔的内部。[0014] 优选的，所述压板的底端对称安装有固定筒，固定筒的内部活动安装有活动块，活动块的底端安装有连接杆，连接杆的底端固定安装于上部板的顶壁上，活动块的顶端安装有第二弹簧，第二弹簧的顶端与固定筒的内顶壁上。[0015] 优选的，所述滑动卡槽的顶端开设有连通槽，连通槽位于滑动卡条靠近挡板的一侧，连通槽的内部活动安装有限位板，限位板的顶端安装有顶部板，顶部板的底端对称安装有第一弹簧，第一弹簧的底端与上部板的顶壁固定连接。[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0017] (1)、本发明，通过在一个机械足本体抬起时，另一个机械足本体用于支撑，在其中一个机械足本体抬起时，支撑的机械足本体上的机械小腿上的驱动电机开启，使得螺杆转动，由于螺杆与配重块螺纹连接，而配重块与移动槽内壁滑动连接，从而使得配重块向下移动，使得机械人重心落在支撑的机械足本体的机械底足上，提高机械人行走稳定性；[0018] (2)、该发明通过配重块向下移动后，使得第一磁块与机械底足之间距离变近，第一磁块对第二磁块产生斥力增大，使得压板向下移动，使得压紧弹簧压缩，由于摩擦块底壁与地面紧贴，在压紧弹簧弹力增大后，摩擦块与地面之间摩擦力增大，从而提高机械人行走稳定性；[0019] (3)、该发明通过将固定螺栓拧开后将挡板打开，将限位板向上拉动，使得滑动卡槽一端打开，由于上部板活动设于内槽内部，而上部板与下部板滑动卡接，在脱离限位板的卡位后，方便将下部板取出，从而方便将破损摩擦块进行更换。附图说明[0020] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。[0021] 在附图中：[0022] 图1为本发明基于仿生协同的智能机械人行走控制系统结构示意图；[0023] 图2为本发明机械足本体结构示意图；[0024] 图3为本发明重心调节组件结构示意图；[0025] 图4为本发明移动槽内部结构示意图；[0026] 图5为本发明摩擦支撑组件结构示意图；[0027] 图6为本发明内槽结构示意图；[0028] 图7为本发明摩擦单元结构示意图；[0029] 图中：1、躯干；2、机械足本体；2a、左侧机械足本体；2b、右侧机械足本体；201、第一转座；202、机械大腿；203、第一转头；204、第一电机；205、第二转座；206、机械小腿；207、第二电机；208、第三转座；209、机械底足；210、第二转头；211、第三电机；3、重心调节组件；301、移动槽；302、隔板；303、驱动电机；304、螺杆；306、滑槽；307、配重块；308、滑块；309、螺槽；310、第一磁块；4、摩擦支撑组件；401、内槽；402、固定座；403、挡板；404、固定螺栓；405、压板；406、导向槽；407、导向杆；408、顶板；409、摩擦单元；4091、上部板；4092、滑动卡槽；4093、下部板；4094、摩擦块；4095、滑动卡条；4096、连通槽；4097、限位板；4098、顶部板；4099、第一弹簧；410、压紧弹簧；411、底孔；412、第二磁块；413、固定筒；414、活动块；415、连接杆；416、第二弹簧。具体实施方式[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0031] 实施例一，由图1?图7给出，本发明包括躯干1，躯干1的底端对称安装有机械足本体2，机械足本体2分为左侧机械足本体2a和右侧机械足本体2b，左侧机械足本体2a对应人体的左腿，右侧机械足本体2b对应人体的右腿；[0032] 机械足本体2包括第一转座201，第一转座201与躯干1固定连接，第一转座201的下方设有机械大腿202，机械大腿202的顶端安装有第一转头203，第一转头203与第一转座201转动连接，机械大腿202的底端安装有第二转座205，第二转座205上转动安装有机械小腿206，机械小腿206的底端安装有第三转座208，机械小腿206的下方设有机械底足209，机械底足209的顶端安装有第二转头210，第二转头210与第三转座208转动连接,机械小腿206的内部安装有重心调节组件3，机械底足209的内部安装有摩擦支撑组件4，第一转头203的转轴与第一电机204的输出轴固定连接，第一电机204固定安装于第一转座201上，机械小腿206的转轴与第二电机207的输出轴固定连接，第二电机207固定安装于第二转座205上，第二转头210的转轴与第三电机211的输出轴固定连接，第三电机211固定安装于第三转座208上。[0033] 重心调节组件3包括开设于机械小腿206上的移动槽301，移动槽301的内部安装有隔板302，隔板302的顶端安装有驱动电机303，驱动电机303的输出轴上安装有螺杆304，驱动电机303的输出轴与隔板302转动连接，螺杆304的底端与移动槽301的内底壁转动连接，移动槽301的内部活动安装有配重块307，配重块307的内部开设有螺槽309，配重块307通过螺槽309与螺杆304螺纹连接，配重块307位于隔板302的下方，配重块307的两侧对称安装有滑块308，滑块308滑动安装于滑槽306的内部，滑槽306对称开设于移动槽301的两侧内壁上，配重块307的底端安装有第一磁块310，在一个机械足本体2抬起时，另一个机械足本体2用于支撑，在其中一个机械足本体2抬起时，支撑的机械足本体2上的机械小腿206上的驱动电机303开启，使得螺杆304转动，由于螺杆304与配重块307螺纹连接，而配重块307与移动槽301内壁滑动连接，从而使得配重块307向下移动，使得机械人重心落在支撑的机械足本体2的机械底足209上，提高机械人行走稳定性。[0034] 摩擦支撑组件4包括开设于机械底足209内部的内槽401，内槽401贯穿至机械底足209的背面，内槽401背面底端安装有固定座402，固定座402上转动安装有挡板403，挡板403与机械底足209的背面紧贴，挡板403上安装有固定螺栓404，挡板403与机械底足209之间通过固定螺栓404固定连接，内槽401的内部活动安装有压板405，压板405的下方设有摩擦单元409，压板405与摩擦单元409之间等角度安装有压紧弹簧410，压板405的顶端四角处均安装有导向杆407，导向杆407活动安装于导向槽406的内部，导向槽406开设于内槽401的内顶壁上，导向槽406贯穿至机械底足209的顶端，导向杆407贯穿至机械底足209的上方，导向杆407的顶端安装有顶板408，压板405的顶端对称安装有第二磁块412，第二磁块412的磁性与第一磁块310的磁性相同。[0035] 摩擦单元409包括上部板4091，上部板4091的顶壁与压紧弹簧410的底端固定连接，上部板4091的下方设有下部板4093，上部板4091的底端开设有滑动卡槽4092，下部板4093的顶端安装有滑动卡条4095，滑动卡条4095滑动安装于滑动卡槽4092的内部，滑动卡槽4092贯穿至上部板4091靠近挡板403的一侧，下部板4093的底端均安装有摩擦块4094，内槽401的内底壁上均匀开设有底孔411，底孔411贯穿至机械底足209的底端，摩擦块4094位于底孔411的内部，压板405的底端对称安装有固定筒413，固定筒413的内部活动安装有活动块414，活动块414的底端安装有连接杆415，连接杆415的底端固定安装于上部板4091的顶壁上，活动块414的顶端安装有第二弹簧416，第二弹簧416的顶端与固定筒413的内顶壁上，滑动卡槽4092的顶端开设有连通槽4096，连通槽4096位于滑动卡条4095靠近挡板403的一侧，连通槽4096的内部活动安装有限位板4097，限位板4097的顶端安装有顶部板4098，顶部板4098的底端对称安装有第一弹簧4099，第一弹簧4099的底端与上部板4091的顶壁固定连接，配重块307向下移动后，使得第一磁块310与机械底足209之间距离变近，第一磁块310对第二磁块412产生斥力增大，使得压板405向下移动，使得压紧弹簧410压缩，由于摩擦块4094底壁与地面紧贴，在压紧弹簧410弹力增大后，摩擦块4094与地面之间摩擦力增大，从而提高机械人行走稳定性，将固定螺栓404拧开后将挡板403打开，将限位板4097向上拉动，使得滑动卡槽4092一端打开，由于上部板4091活动设于内槽401内部，而上部板4091与下部板4093滑动卡接，在脱离限位板4097的卡位后，方便将下部板4093取出，从而方便将破损摩擦块4094进行更换。[0036] 工作原理：同一个机械足本体2上的第一电机204、第二电机207和第三电机211串联，形成行走控制电路，在行走时，其中一个机械足本体2上的行走控制电路运行时，另一个机械足本体2上的行走控制电路关闭，从而使得其中一个机械足本体2抬起，另一个机械足本体2用于支撑，从而完成行走动作；[0037] 而左侧机械足本体2a上的行走控制电路与右侧机械足本体2b上的驱动电机303串联，右侧机械足本体2b上的行走控制电路与左侧机械足本体2a上的驱动电机303串联，在其中一个机械足本体2抬起时，另一个机械足本体2上的驱动电机303开启后，使得螺杆304转动，由于螺杆304与配重块307螺纹连接，同时配重块307通过滑块308和滑槽306滑动连接，从而使得配重块307向下移动，使得机械人重心落在支撑的机械足本体2脚掌处，从而提高机械人行走稳定性，在其中一个机械足本体2落下后，另一个机械足本体2上的驱动电机303通入反向电流，使得配重块307回移，从而使得机械人平衡；[0038] 当配重块307向下移动后，使得第一磁块310与机械底足209之间距离变近，从而对第二磁块412产生斥力增大，从而使得压板405向下移动，从而使得压板405与下部板4093之间距离变近，从而使得压紧弹簧410压缩，而摩擦块4094位于底孔411内部，而摩擦块4094底壁与地面紧贴，在压紧弹簧410弹力增大后，摩擦块4094与地面之间摩擦力增大，从而提高机械人行走稳定性；[0039] 由于上部板4091活动设于内槽401内部，而上部板4091与下部板4093滑动卡接，滑动卡条4095通过限位板4097进行卡位，而内槽401通过挡板403和固定螺栓404将内槽401关闭，使得内槽401能够打开，在需要更换摩擦块4094时，将固定螺栓404拧开后将挡板403打开，随后将限位板4097向上拉动，使得滑动卡槽4092一端打开，从而方便将下部板4093取出，从而方便将破损摩擦块4094进行更换。

专利地区：河南

专利申请日期：2023-04-19

专利公开日期：2024-09-27

专利公告号：2024-09-27