探究液压驱动四足机器人机械结构设计

探究液压驱动四足机器人机械结构设计

液压驱动四足机器人属于一种人类仿生机械设备，并且机器人的关节相对较多，其结构相对较为复杂，主要是采用仿生的方式，展开液压驱动四足机器人的总体设计。同时，液压驱动四足机器人的出现，为很多相关工作的展开，提供了相对便利的条件。因此，本文对液压驱动四足机器人结构设计的相关内容，展开了分析和阐述。

标签：液压驱动;四足机器人;机械结构;

先进技术的不断发展，机器人在很多行业领域中，得到了广泛的应用，然而液压驱动四足机器人主要危险性不确定的情况，有着良好的适应能力，并且可以很好的完成各项任务，。但是，要想保证液压驱动四足机器人使用的稳定性，需要对其机械机构进行一定的明确，并且对自身的运行状态进行协调和控制，实现液压驱动四足机器人在工作中的稳定性。可靠性以及实时性、开放性等有点，这样对其相关行业的发展，也是非常有利的。

1、液压驱动四足机器人分析

一般情況下在静止的状态下，液压驱动四足机器人具有冗余自由度，并且前面的两条腿，与后面的两条腿呈现的对称弯曲的状态，图1为液压驱动四足机器人机械结构简图。其实，液压驱动四足机器人主要是由躯体和4条腿组成，并且每条腿有3个关节，其中与躯体连接的髋关节拥有两个自由度，其自由度程度相互垂直的状态，并且膝关节和踝关节各拥有一个自由度【1】外，液压驱动四足机器人中的驱动关节呈现一个平面四连杆机构，将液压缸为驱动的原动力，并且用过利用液压缸活塞杆的伸缩，可以在一定程度上改变环节活动的角度，以此保证液压驱动四足机器人的灵活性，为相关生产工作综合效益的提升，给予了一定的支持和保障。

2、机械结构设计

液压驱动四足机器人机械结构设计主要是从总体结构、结构参数、人机体设计等方面展开，下面就针对这点内容展开了分析和阐述。

2.1总体结构设计

总体结构设计所包括的内容有很多，例如：腿模块自由度选择、腿结构形式、安装等方面，具体的内容如下。

2.1.1腿模块自由度选择。腿机构可以控制的自由度越多，其灵活性就会相对较好，但是每一个可以控制的自由度需要设置一套驱动系统和一套传动机构，这样每一个自由度的重量就会有所增加【2】。因此，在该方面设计的时候，在满足自由活动的条件下，自由度越少越好，避免给液压驱动四足机器人的活动造成

一定的影响。

2.1.2腿机构。在设计的时候，需要对关节式腿机构结构进行综合性的考虑，一定要保证其简单性、灵活性，主要是采用关节式连杆机构作为机器人的腿机构形式，并且用过利用液压缸作为驱动，实现其预期的设计效果。

2.1.3安装。安装是总体设计的一项重要内容，一般情况下将其分为：把腿安装在机体侧面的仿昆虫类、把腿安装在机体底部的仿哺乳动物类等。在设计的时候，不仅需要保证机器人具有良好的行走功能，还可以作为液压操作臂模，很好的完成各项工作，全面展现出液压驱动四足机器人的优势。

2.2机械结构参数

机械结构参数是液压驱动四足机器人机械结构设计的一项重点内容，主要是从以下几个方面展开。

2.2.1腿节长度设计。图2所示，L1、L2、L3为单腿髋关节腿节的大、小腿节长度，α为髋关节转角、β为大腿关节转角、γ为小腿关节角度等方面，这样看来液压驱动四足机器人腿节相对较多，这样主要是保证其运动的灵活性【3】。同时，在设计的时候，各个腿节的长度关系对腿部的灵活性，有着直接性的影响，因此单腿总长度的优化，一定要满足液压驱动四足机器人灵活运行需求。

2.2.2运动速度。腿节长度对运动速度也是有着一定影响的，假设腿机构运行到某一点的位置，足端点C的运行轨迹方程，其公式为：，其中：，，根据各项公式可以得出：，可以作为足行程以及腿跨距R，并且根据以上的公式可以得出：。根据各项公式，可以知道机器人的腿跨距R对杆长相对较为敏感，可以对机器人的运动速度造成较大的影响。因此，在设计的时候，若是的取值较大，机器人的步调速度就会越快，充分保证了液压驱动四足机器人运动的灵活性。

2.3人机体

人机体是液压驱动四足机器人机械结构设计的一项重要内容，需要对角度的规划、机构的稳定性作为重点考虑的对象。因此，在设计的过程中，需要注意腿部髋关节的摆动角度进行设置，若是角度较小就会影响液压驱动四足机器人运动的灵活性，但是若是较大的话，机器人前后两腿就会产生干涉。为了避免这样现象的发生，需要根据实际情况对人体机进行加长，满足对液压驱动四足机器人的使用需求【4】。另外，在设计的时候，一定要确定人体机长宽的比例，一般情况下在0.75，这样主要是避免长、宽设计不合理，液压驱动四足机器人中心发生偏移，产生倾翻的现象，影响液压驱动四足机器人机的使用性。

结束语：

综上所述，本文简要明确液压驱动四足机器人的相关内容，并且从不同角度和方向，对液压驱动四足机器人机械结构设计的相关内容，展开了分析和阐述，

其目的就是保证液压驱动四足机器人机械结构设计的合理性，提升机器人运动的灵活性以及使用性、稳定性等方面，为相关生产综合效益的提升，带来了巨大的支持，更促使相关行业得到更好的发展。

参考文献：

[1]李贻斌，李彬，荣学文，等. 液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划[J]. 山东大学学报（工学版），2017，41 （5）：32-36.

[2]张雪峰，秦现生，冯华山，等. 液压驱动四足机器人单腿竖直跳跃运动分析与控制[J]. 机器人，2016，35 （2）：135-141.

[3]朱学彪. 液压驱动四足机器人机械结构设计[J]. 机械设计与制造，2018 （10）：176-178.

[4]邵俊鹏，李中奇，孙桂涛，等. 液压驱动四足机器人控制系统开发[J]. 计算机测量与控制，2015，23 （9）：3042-3044.