1.一种可滑行的四足机器人,包括前机体(1)、后机体(2)以及分布在前机体(1)和后机体(2)两侧的四条腿,其特征在于,所述前机体(1)和所述后机体(2)通过腰关节(3)转动连接,单条腿包括盆骨(6)、大腿(10)、小腿(14)、第一随动轮(18)、第二随动轮(19)和足端(20),所述盆骨(6)的上端与所述前机体(1)和所述后机体(2)之间转动连接,连接处为横滚髋关节(7),所述大腿(10)的上端与所述盆骨(6)的下端之间转动连接,连接处为俯仰髋关节(11),所述小腿(14)的上端与所述大腿(10)的下端之间转动连接,连接处为膝关节(15),所述小腿(14)的上端的侧面转动设置有所述第一随动轮(18),所述小腿(14)的下端的侧面转动设置有所述第二随动轮(19),所述小腿(14)下端的末端固定设置有所述足端(20);
机器人在平地上由腿模式切换为滑行模式的过程以及在平地上的滑行步态,相反的转换过程执行相反的步骤;
机器人在平地上处于腿模式时切换为滑行模式的过程,机器人处于腿模式时两条腿处于靠前位置,两条腿处于靠后位置,驱动靠前的两条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,驱动靠后的两条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第六方向(13)转动,直至机器人的四条腿处于相同的姿态,且机器人的重心G在垂直方向上的投影位于四条腿的所述足端(20)构成的支撑区域内,驱动四条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,同时驱动四条腿的所述膝关节(15)绕第八方向(17)转动,降低所述前机体(1)和所述后机体(2)距离地面的距离,驱动四条腿的所述膝关节(15)绕第八方向(17)继续转动,直至四条腿的所述小腿(14)和地面平行,所述小腿(14)上的所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)和地面接触,驱动四条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第六方向(13)转动,驱动所述膝关节(15)绕第七方向(16)转动,直至机器人处于滑行模式;
机器人在平地上处于滑行模式时的滑行步态,机器人后腿所述横滚髋关节(7)、后腿所述俯仰髋关节(11)、后腿所述膝关节(15)、所述腰关节(3)和前腿所述横滚髋关节(7)保持不动,前腿不断进行向后划动和向前摆动的动作,向后划动过程中,驱动前腿所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,驱动前腿所述膝关节(15)先绕第八方向(17)后绕第七方向(16)转动,同时保持前腿所述足端(20)和地面接触,且后腿上的所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)与地面保持接触,前腿向后划动过程中前腿所述足端(20)的运动速度要高于机器人当前的运动速度,随着前腿的向后划动,机器人通过后腿所述第一随动轮(18)和后腿所述第二随动轮(19)加速向前滑行,向前摆动过程中,驱动前腿所述俯仰髋关节(11)先绕第五方向(12)后绕第六方向(13)转动,驱动前腿所述膝关节(15)先绕第八方向(17)后绕第七方向(16)转动,使前腿所述足端(20)在和地面不接触的情况下向前摆动;
机器人处于滑行步态时的转向,向右转向时,后腿的所述横滚髋关节(7)绕第三方向(8)转动一定角度,在此过程中调整后腿的所述俯仰髋关节(11)和所述膝关节(15),使后腿所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)与地面保持接触,所述腰关节(3)转动使所述前机体(1)相对于所述后机体(2)绕第二方向(5)转动,以向后腿所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)构成的支撑区域的中心位置调整机器人重心位置,左前腿相对于右前腿以更大的幅度做往复运动,且向后摆动过程中保持所述足端(20)和后腿所述第一随动轮(18)、所述第二随动轮(19)与地面的接触;
向左转向时,后腿的所述横滚髋关节(7)绕第四方向(9)转动一定角度,在此过程中调整后腿的所述俯仰髋关节(11)和所述膝关节(15),使后腿所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)与地面保持接触,所述腰关节(3)转动使所述前机体(1)相对于所述后机体(2)绕第一方向(4)转动,以向后腿所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)构成的支撑区域的中心位置调整机器人重心位置,右前腿相对于左前腿以更大的幅度做往复运动,且向后摆动过程中保持所述足端(20)和后腿所述第一随动轮(18)、所述第二随动轮(19)与地面的接触。
2.根据权利要求1所述的一种可滑行的四足机器人,其特征在于,机器人处于滑行模式下的姿态,机器人后腿的所述小腿(14)和地面平行,后腿的所述小腿(14)上的所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)和地面接触,机器人的重心在垂直方向上的投影落在所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)之间。
3.根据权利要求1所述的一种可滑行的四足机器人,其特征在于,机器人在斜坡上由腿模式切换为滑行模式的过程以及在斜坡上的滑行步态,相反的转换过程执行相反的步骤;
机器人在斜坡上处于腿模式时切换为滑行模式的过程,机器人处于腿模式时两条腿处于靠前位置,两条腿处于靠后位置,驱动靠前的两条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,驱动靠后的两条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第六方向(13)转动,直至机器人的四条腿处于相同的姿态,且机器人的重心G在垂直方向上的投影位于四条腿的所述足端(20)构成的支撑区域内,驱动四条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,同时驱动四条腿的所述膝关节(15)绕第八方向(17)转动,降低所述前机体(1)和所述后机体(2)与地面之间的距离,驱动四条腿的所述膝关节(15)绕第八方向(17)继续转动,直至四条腿的所述小腿(14)和地面平行,所述小腿(14)上的所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)和地面接触,驱动四条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第六方向(13)转动,驱动所述膝关节(15)绕第七方向(16)转动,直至机器人处于滑行模式;
机器人在斜坡上处于滑行模式时的滑行步态,机器人后腿所述横滚髋关节(7)、后腿所述俯仰髋关节(11)、后腿所述膝关节(15)、所述腰关节(3)和前腿所述横滚髋关节(7)保持不动,前腿不断进行向后划动和向前摆动的动作,向后划动过程中,驱动前腿所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,驱动前腿所述膝关节(15)绕第八方向(17)转动,同时保持前腿所述足端(20)和地面接触,且后腿上的所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)与地面保持接触,前腿向后划动过程中前腿所述足端(20)的运动速度要高于机器人当前的运动速度,随着前腿的向后划动,机器人通过后腿所述第一随动轮(18)和后腿所述第二随动轮(19)加速向前滑行,向前摆动过程中,驱动前腿所述俯仰髋关节(11)先绕第五方向(12)后绕第六方向(13)转动,驱动前腿所述膝关节(15)先绕第八方向(17)后绕第七方向(16)转动,使前腿所述足端(20)在和地面不接触的情况下向前摆动。
4.根据权利要求1所述的一种可滑行的四足机器人,其特征在于,机器人在斜坡上由滑行模式切换为轮模式的过程,相反的转换过程执行相反的步骤,机器人处于滑行模式时,后腿支撑所述前机体(1)和所述后机体(2),前腿做前后往复运动,驱动前腿所述俯仰髋关节(11)绕第六方向(13)转动,驱动所述膝关节(15)绕第七方向(16)或第八方向(17)转动,使前腿所述膝关节(15)和后腿所述膝关节(15)角度相同,且前腿的所述小腿(14)与所述前机体(1)和所述后机体(2)平行,驱动后腿的所述俯仰髋关节(11)绕第六方向(13)转动,使后腿的所述小腿(14)与所述前机体(1)和所述后机体(2)平行,此时四条腿的所述第一随动轮(18)和所述第二随动轮(19)同时与地面保持接触,驱动四条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,驱动四条腿的所述膝关节(15)绕第八方向(17)转动,直至机器人处于轮模式。
5.根据权利要求1所述的一种可滑行的四足机器人,其特征在于,机器人处于轮式运动时的转向,向右转向时,所述腰关节(3)转动使所述前机体(1)相对于所述后机体(2)绕第二方向(5)转动,向左转向时,所述腰关节(3)转动使所述前机体(1)相对于所述后机体(2)绕第一方向(4)转动。
6.根据权利要求1所述的一种可滑行的四足机器人,其特征在于,机器人在斜坡上处于滑行模式时的刹停,驱动前腿所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,驱动所述膝关节(15)绕第八方向(17)转动,使所述足端(20)脱离地面向后运动,将所述足端(20)运动至机器人后端,驱动前腿所述俯仰髋关节(11)绕第六方向(13)转动,驱动所述膝关节(15)绕第七方向(16)转动,使所述足端(20)与地面接触,从而利用所述足端(20)和地面的摩擦刹停。
7.根据权利要求1所述的一种可滑行的四足机器人,其特征在于,机器人在斜坡上处于轮式运动时的刹停,驱动四条腿的所述俯仰髋关节(11)绕第五方向(12)转动,使所述足端(20)和地面接触,从而利用所述足端(20)和地面的摩擦刹停。