2013届工程机械专业（机越一班）机械创新设计
1.8本设计的技术路线：
机器人的四足行走机构资料的查阅、分析 获取摩擦力的方式选择、设计重心的前移方案、机构传动运动原理的选择 单腿结构的分析及选择 平面几何方法进行轮腿的运动轨迹和尺寸设计、关节角的大致计算（杆机构的运动曲线） 四足行走机构的运动原理的确定（动力学的初略分析 ） 机构平稳行走计算检验、停止与运动的转换平稳性检验和适当地修改 机构运行的反馈设计，对不平整地形做出对应反应 ，调节机构运动 优化结构设计 再次进行机构可行性、稳定性和动力学的分析，验证想法的可行性 用CATIA画出机构的三维图形，尽量做出动画，后期设想仿真验证 11 / 32
小组成员：何燕飞、郑义、陈斌、周鹏、陈海云：机器人的四足行走机构创新设计
第2章
2.1设计方案论证
2.1.1行走机构的运动原理
根据马的平地运动特性和其自身结构特点，从机械结构设计考虑，以滑块、连杆和四杆机构为原理，确定两个滑块平行四边形机构作为仿马四足行走机构的基础，且由电机带动滑块移动从而带动整个机构实现平稳行走功能。
2.1.2方案设计
方案一：
因此根据滑块和连杆机构原理，确定了两个四连杆机构作为仿马四足行走机构 。
图2-1 前后腿机构运动原理示意图
12 / 32
2013届工程机械专业（机越一班）机械创新设计
图2-2 机构三维图
单腿机构的三维图，主要通过两个电动机的水平和竖直运动带动步行足向前移动
表2-1 mm
AD CE AC CF FN L2
13 / 32
70 70 280 280 30 50
小组成员：何燕飞、郑义、陈斌、周鹏、陈海云：机器人的四足行走机构创新设计
特点：
1.腿部关节主要包括髋关节、膝关节、踝关节、足趾关节，促使具有良好的支撑性能。
2.髋关节、膝关节、踝关节沿马身纵向平面内摆动,可以实现腿部跨越以及马身的重心前移。3.足趾关节为被动关节,可以在马腿落地时有效地起到缓冲作用。
4.有两个平行四边形机构，有较好的稳定性，能够平稳地在凹凸不平的路况上行走 5.耐磨损，承载能力较大；
6.构件的形状简单，加工制造容易且精度高；7.运动形式多样，且传递运动的距离较远。 方案二：
依照四杆机构和其他多杆机构，建立八连杆机构模型并对其进行分析。由于腿部机构的设计是无法完全满足实际所有条件，因此根据曲柄连杆机构原理，确定了八连杆机构作为仿山羊坡地行走机构的单腿机构（图 2-2），主要通过曲柄的旋转运动带动步行足向前移动。其中八连杆单腿腿部机构尺寸见表 2-2。
[15]
图2-3
14 / 32
2013届工程机械专业（机越一班）机械创新设计
表2-2 mm 八连杆机构尺寸 参数 八连杆机构尺寸 36mm AB 31mm 21mm HI 16mm 34mm IJ 45mm 57mm OC与OF夹角θ1 14° 57mm OF与CF夹角θ2 24° 14mm GF与HF夹角θ3 14° 25mm CB与EB夹角θ4 0° 10mm DA与BA夹角θ5 15° 32mm H I 与J I夹角θ6 0° 34mm 参数 OC CF FG FH EI BE CB OA AD GD 特点：
1.该机构应用了多重四杆机构，有8个杆件，运动规律复杂，可达到仿生目的。2.由于各杆件装配过于复杂，组合运动不易达到圆滑，容易出现死点、不受控制等错误以及各杆件的相互摩擦碰撞，难以实现已设定的运动轨迹。 方案三：
从仿生学的角度出发，将行走机构称为“腿”。腿的设计采用六杆闭链机构，即曲柄摇杆机构去控制大小腿实现运动。给定腿的足端的运动轨迹，然后对驱动机构和行走机构的结合点处的轨迹进行拟合，并用优化法确定各杆的尺寸，这样就完成了单条腿的设计。根据对称原则，四条腿选择同样的设计。如图2-3所示，将单条腿分解为驱动机构和腿机构两部分。其中，驱动机构为 AB、 BO2、 O1O 2和 AO1组成的四杆组，腿行走机构为 BC和 CE 组成的二杆组。O1点和O2点和O3为固定支点。
[3]
15 / 32