探究液壓驅動四足機器人機械結構設計

張華鋒

【摘要】液壓驅動四足機器人屬于一種人類仿生機械設備，并且機器人的關節相對較多，其結構相對較為復雜，主要是采用仿生的方式，展開液壓驅動四足機器人的總體設計。同時，液壓驅動四足機器人的出現，為很多相關工作的展開，提供了相對便利的條件。因此，本文對液壓驅動四足機器人結構設計的相關內容，展開了分析和闡述。

關鍵詞：液壓驅動;四足機器人;機械結構;

先進技術的不斷發展，機器人在很多行業領域中，得到了廣泛的應用，然而液壓驅動四足機器人主要危險性不確定的情況，有著良好的適應能力，并且可以很好的完成各項任務，。但是，要想保證液壓驅動四足機器人使用的穩定性，需要對其機械機構進行一定的明確，并且對自身的運行狀態進行協調和控制，實現液壓驅動四足機器人在工作中的穩定性。可靠性以及實時性、開放性等有點，這樣對其相關行業的發展，也是非常有利的。

1、液壓驅動四足機器人分析

一般情況下在靜止的狀態下，液壓驅動四足機器人具有冗余自由度，并且前面的兩條腿，與后面的兩條腿呈現的對稱彎曲的狀態，圖1為液壓驅動四足機器人機械結構簡圖。其實，液壓驅動四足機器人主要是由軀體和4條腿組成，并且每條腿有3個關節，其中與軀體連接的髖關節擁有兩個自由度，其自由度程度相互垂直的狀態，并且膝關節和踝關節各擁有一個自由度【1】外，液壓驅動四足機器人中的驅動關節呈現一個平面四連桿機構，將液壓缸為驅動的原動力，并且用過利用液壓缸活塞桿的伸縮，可以在一定程度上改變環節活動的角度，以此保證液壓驅動四足機器人的靈活性，為相關生產工作綜合效益的提升，給予了一定的支持和保障。

2、機械結構設計

液壓驅動四足機器人機械結構設計主要是從總體結構、結構參數、人機體設計等方面展開，下面就針對這點內容展開了分析和闡述。

2.1總體結構設計

總體結構設計所包括的內容有很多，例如：腿模塊自由度選擇、腿結構形式、安裝等方面，具體的內容如下。

2.1.1腿模塊自由度選擇。腿機構可以控制的自由度越多，其靈活性就會相對較好，但是每一個可以控制的自由度需要設置一套驅動系統和一套傳動機構，這樣每一個自由度的重量就會有所增加【2】。因此，在該方面設計的時候，在滿足自由活動的條件下，自由度越少越好，避免給液壓驅動四足機器人的活動造成一定的影響。

2.1.2腿機構。在設計的時候，需要對關節式腿機構結構進行綜合性的考慮，一定要保證其簡單性、靈活性，主要是采用關節式連桿機構作為機器人的腿機構形式，并且用過利用液壓缸作為驅動，實現其預期的設計效果。

2.1.3安裝。安裝是總體設計的一項重要內容，一般情況下將其分為：把腿安裝在機體側面的仿昆蟲類、把腿安裝在機體底部的仿哺乳動物類等。在設計的時候，不僅需要保證機器人具有良好的行走功能，還可以作為液壓操作臂模，很好的完成各項工作，全面展現出液壓驅動四足機器人的優勢。

2.2機械結構參數

機械結構參數是液壓驅動四足機器人機械結構設計的一項重點內容，主要是從以下幾個方面展開。

2.2.1腿節長度設計。圖2所示，L1、L2、L3為單腿髖關節腿節的大、小腿節長度，α為髖關節轉角、β為大腿關節轉角、γ為小腿關節角度等方面，這樣看來液壓驅動四足機器人腿節相對較多，這樣主要是保證其運動的靈活性【3】。同時，在設計的時候，各個腿節的長度關系對腿部的靈活性，有著直接性的影響，因此單腿總長度的優化，一定要滿足液壓驅動四足機器人靈活運行需求。

2.2.2運動速度。腿節長度對運動速度也是有著一定影響的，假設腿機構運行到某一點的位置，足端點C的運行軌跡方程，其公式為：，其中：，，根據各項公式可以得出：，可以作為足行程以及腿跨距R，并且根據以上的公式可以得出：。根據各項公式，可以知道機器人的腿跨距R對桿長相對較為敏感，可以對機器人的運動速度造成較大的影響。因此，在設計的時候，若是的取值較大，機器人的步調速度就會越快，充分保證了液壓驅動四足機器人運動的靈活性。

2.3人機體

人機體是液壓驅動四足機器人機械結構設計的一項重要內容，需要對角度的規劃、機構的穩定性作為重點考慮的對象。因此，在設計的過程中，需要注意腿部髖關節的擺動角度進行設置，若是角度較小就會影響液壓驅動四足機器人運動的靈活性，但是若是較大的話，機器人前后兩腿就會產生干涉。為了避免這樣現象的發生，需要根據實際情況對人體機進行加長，滿足對液壓驅動四足機器人的使用需求【4】。另外，在設計的時候，一定要確定人體機長寬的比例，一般情況下在0.75，這樣主要是避免長、寬設計不合理，液壓驅動四足機器人中心發生偏移，產生傾翻的現象，影響液壓驅動四足機器人機的使用性。

結束語：

綜上所述，本文簡要明確液壓驅動四足機器人的相關內容，并且從不同角度和方向，對液壓驅動四足機器人機械結構設計的相關內容，展開了分析和闡述，其目的就是保證液壓驅動四足機器人機械結構設計的合理性，提升機器人運動的靈活性以及使用性、穩定性等方面，為相關生產綜合效益的提升，帶來了巨大的支持，更促使相關行業得到更好的發展。

參考文獻：

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