平行四桿機構(gòu)

　　切比雪夫連桿機構(gòu)

　　克蘭連桿機構(gòu)

　　單個克蘭連桿是醬紫的。

　　你這步子邁得有點不美麗了啊，不過還是克蘭連桿。

　　Jansen 連桿機構(gòu)

　　單個Jansen連桿機構(gòu)是醬紫的

　　波塞利連桿機構(gòu)

　　瓦特連桿

　　其他模仿行走的機構(gòu)

• 機器人

• 設(shè)計

復(fù)雜的連桿機構(gòu)動態(tài)圖大全，

這么復(fù)雜的機械原理結(jié)構(gòu)，如何實現(xiàn)

1.克蘭連桿機構(gòu)

  機電狂人  18-08-0115:06

話說近幾年足類行走機器人真是大熱之中，但誰都明白，對于行走機器人的真正有計劃的研究早在幾十年前就已經(jīng)在實驗室中悄然展開，否則又怎會有近幾年所謂的技術(shù)“大躍進”。

就筆者的經(jīng)歷來看，引爆足類機器人研發(fā)風(fēng)潮的莫過于波士頓動力旗下的“大狗”四足機器人，其在2012年被展向世人后，科技界無不驚嘆于它的動態(tài)平衡能力，這得益于其仿生學(xué)上的多年研究。在其之前，有不少機器人行走緩慢，平衡能力差，即便是早已享譽世界的日本本田“阿西莫”雙足機器人，在速度與平衡性上都還是相對弱于前者，當(dāng)然，雙足機器人在機械平衡性上先天就比四足機器要差一些。在它們之后又有“阿特拉斯”雙足機器人的驚世后空翻，“獵豹”的奮起一躍等等機器人項目的曝光，當(dāng)然這些都已經(jīng)是后話了，它們都為該領(lǐng)域的研究推波助瀾。

阿西莫的成長

早期阿特拉斯身穿防化服

由于現(xiàn)代微電子技術(shù)，機械制造技術(shù)的發(fā)展，以上提到的這些行走機器人大多采取每到一處機械關(guān)節(jié)就安裝一個動力源（電機，液壓，絲桿，齒輪齒帶等等）的做法，以獲取更大的自由度來模仿動物的步態(tài)，然而這樣的設(shè)計就需要更強的程序算法配合，以模擬出抬腿放腿等動作。為了實現(xiàn)這些動作，它們當(dāng)中的很多型號需要電機做反復(fù)的正反運動，若沒有減速運動，理論上減速時間為零，機械將面臨剛性沖擊，力量將無限大。再加上其自由度較大，如果受到外部不可抗拒的力量干擾，其步態(tài)可能會受到極大的改變。

典型現(xiàn)代四足機器

以側(cè)面為觀察面

其自由度i=3*2-2*2=2

如此說來，那些看起來非常古板的純機械模擬步態(tài)行走機構(gòu)，雖然自由度小，步態(tài)方式單一，但只要滿足的了需求，其穩(wěn)定性一定是非常高的。這類行走機構(gòu)大多只需一個原動機，并且無需正反轉(zhuǎn)即可保證運轉(zhuǎn)，這樣對電機的損害也相對較小——

（本文討論二維平面類）

1.平行四邊形四桿機構(gòu)

是不是覺得似曾相識，無限多個連桿加在一起，就成了偉大的發(fā)明——輪子。平行四桿機構(gòu)缺點顯而易見，顛簸性還是挺大的。

2.切比雪夫連桿機構(gòu)

根據(jù)公式i=3n-2m

(n為活動構(gòu)件數(shù)目，m為低副數(shù)目)

可得自由度i=1

切比雪夫連桿機構(gòu)被廣泛運用在機器人步態(tài)模擬上，從動圖上也能看出，它的軌跡底部較為平穩(wěn)，步態(tài)方式非常像四足動物，收腿動作有急回特性。根據(jù)下圖WORKING MODEL仿真分析可得，在X軸上，也能看出它的急回特點。

3.Jansen Walker連桿機構(gòu)

該機構(gòu)就是當(dāng)初非常著名的海灘怪獸的核心基礎(chǔ)機構(gòu)。該機構(gòu)由荷蘭工藝家Theo Jansen創(chuàng)造，兼具工學(xué)和美學(xué)特征，擁有急回特性，其設(shè)計的目的之一就是要達(dá)到較高的平穩(wěn)性，行走姿態(tài)優(yōu)美。他造出的海灘怪獸由風(fēng)力驅(qū)動?，F(xiàn)已被廣泛用于機器人步態(tài)仿真。

實際軌跡與切比雪夫機構(gòu)類似

但看起來更流暢優(yōu)美，原動件在同步控制多足

4.克蘭連桿機構(gòu)

克蘭連桿機構(gòu)是一個六竿機構(gòu)，相對于四桿的切比雪夫機構(gòu)有著更好的受力性能。其一般被用作仿生蜘蛛，擁有急回特性。

由于連桿的強大，其幾乎可以模擬出所有數(shù)學(xué)上的曲線，在行走機構(gòu)方面自然不僅僅只有這些，以上所述都為該領(lǐng)域的佼佼者。當(dāng)然，依然有著很多的機構(gòu)形式等待著我們?nèi)ネ诰蛱剿鳌?/p>