腿机构(或者叫行走机构)是一种旨在模仿人类或动物行走运动的连杆机构。机械腿可以有一个或多个驱动,可以实现简单的平面运动或复杂的空间运动。

提起连杆机构形式的腿机构,我们一般可以想到Jansen制作的沙滩怪兽。

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(1)

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(2)

Jansen和他的仿生兽(StrandBeest)

腿机构的设计要求一般可以表述为:

1. 接触地面时的垂直速度尽量恒定;

2. 当支脚不接触地面时,应尽快移动;

3. 恒定的力矩/力输入(至少不要有极端的峰值);

4. 足够的步幅高度;

5. 对于2条腿或4条腿机构,支脚需要有至少1/2的运动周期接触地面;对于3条腿或6条腿机构,支脚需要有至少1/3的运动周期接触地面;

6. 最小化的运动质量;

7. 质心总是在支撑底座内部;

8. 转向时,每条腿(或每组腿)应分别控制;

9. 腿机构能够实现前行和后退。

(当然还有其他的设计指标......)

其实,连杆形式的腿机构,不仅仅只有Jansen腿,还有很多构型形式,让我们一起来看看吧。

01

Jansen腿机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(3)

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(4)

4腿Jansen行走机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(5)

6腿Jansen行走机构

02

Klann腿机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(6)

4腿Klann行走机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(7)

6腿Klann行走机构

03

Ghassaei腿机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(8)

4腿Ghassaei行走机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(9)

6腿Ghassaei行走机构

04

Plantigrade腿机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(10)

4腿Plantigrade行走机构

05

Trotbot腿机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(11)

Trotbot行走机构

06

其他腿机构

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(12)

8杆腿

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(13)

缩放腿

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(14)

Tokyo Institute of Technology支腿

连杆机构轨迹设计(连杆形式的腿机构)(15)

RPRPR支腿

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