（全套dwg图纸）基于SolidWorks四足步行机器人腿的机构设计（含毕业论文）

但是采用此机构用作步行机构，在机器人行驶时，足端的运动范围并不是覆盖了整个可达运动空间，不可能在转过大腿杆时仍能够到达所有区域。

综上所述的原因，小腿与地面法线的夹角要在定的范围之内。

如图所示，就将存在小腿的最大转动角度和小腿最大内向顺时针驱动角度，此时小腿的摆动约束可表示为，又有角的求解公式为令小腿杆在二极限位置对应的值为，所以可求得由上式可知，对于不同的高度值，足端的运动空间在平面中产生类似椭圆曲线的轨迹，当髋关节转动时，将形成三维的运动空间，如图所示。

图小腿的摆动约束图足端运动空间闭环平面四杆机构此种形式的机构能够克服开链式结构承载能力低的缺点，具有较好的刚性，并且功耗较小，有着较广泛的应用。

如图所示为种常见的闭环平面四杆步行机构，其中轴驱动器用于承担机体的重量或升降机体，而和轴驱动器用于推动机体前进，简化了协调控制。

缩放式腿部结构具有比例特性，可将驱动器的推动距离按比例放大为足端运动距离，其缺点是无论是圆柱坐标还是直角坐标的缩放机构，都至少需要二个线性驱动关节，使得机械结构较大，质量较重，而且机器人足端的运动范围受驱动距离的限制，难以得到大的运动空间。

图平面四杆步行机构图平面四杆步行机构坐标系模型我们建立如图所示的坐标系模型。

点髋关节，绕轴转动，转角为，悬长为点为大腿杆的旋转点，杆长为，其与的延长线的夹角为点为大腿杆的旋转点，杆长为，其与的延长线的夹角为由此可推出点的运动轨迹方程为其中从所周知，当四杆机构的二杆重合时，机构将会出现死点，为了防止四杆机构存在死点位置，通常的做法是规定个小腿杆与大腿杆的最小夹角和最大夹角，即在大小腿杆之间的夹角在任何情况下均要满足以下约束条件。

正是由于这种限制，大小腿的运动受到很大的限制，组成了平面运动机构。

另外，平面四杆机构有多种演化方式，较典型的有埃万斯四连杆机构，如图所示为机构的简化形式，用连杆曲线的轨迹作为足端轨迹。

该步行机构，设计简单方便。

具有运动解耦特性，而且都能产生近似直线的运动。

但由于四杆机构本身存在死点问题，容易产生死锁现象，限制了腿部机构的工作空间。

同时增加了控制难度。

图埃万斯四连杆机构.腿的选择与设计四足行走机构机械设计主要包括腿机构设计腿的配置形势确定步态分析。

腿机构是行走机构的个重要组成部分，是行走机构机械设计的关键。

腿的配置形式四足机构腿的配置有两种，种是正向对称分布，既腿的主平面与行走方向垂直，令种为前后向对称分布，既腿平面与行走方向致，如图所示。

本设计机构将选择正向对称分布。

图腿的配置形式腿的步态选择与分析步态是行走机构的迈步方式，既行走机构抬腿和放腿的方式，由于开发步行行走机构的需要，年代末，在总结前人对动物步态研究成果的基础上，比较系统的给出了系列描述和分析步态的严格数学定义。

之后，各国学者在四足，六足，八足等多足步行机构的静态稳定的规则周期步态的研究中取得多项成果，但这些步态的研究基本上局限于平坦地面，并且假设对于不平地面也是合理的。

对于严重不平地面地面上可能有不可立足点存在的行走步态研究，是从年代中期开始的，其中包括对非周期步态研究，对自由的分析等等。

步态的类型凡是四足动物在正常行走时，四条腿的协调动作顺序般按对角线原则，既如左前腿右后腿左后腿右前腿左前腿如此循环下去。

在每时刻，至少右三条腿着地，支撑着身体，既最多只有条腿抬起，脚掌离地。

因此，对于每条腿的运动来说，脚掌离地时间与着地时间之比为。

四足动物除了上述步态之外，还有其他各种步态对角小跑，也叫步态，既马或其他四足动物介于快走和快跑之间的步态，前进时