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收集的几种连杆机构机器人行走背后的机械原理（一）机器人概念已经红红火火好多年了，目前确实有不少公司已经研制出了性能非常优越的机器人产品，我们比较熟悉的可能就是之前波士顿动力的“大狗”和会空翻的机器人了，还有国产宇树科技的机器狗等，这些机器人动作那么敏捷，背后到底隐藏了什么高科技呢，控制技术太过复杂，一般不太容易了解，不过其中的机械原理倒是相对比较简单，大部分都是一些连杆机构。
连杆机构（Linkage Mechanism）又称低副机构，是机械的组成部分中的一类，指由若干（两个以上）有确定相对运动的构件用低副（转动副或移动副）联接组成的机构。
低副是面接触，耐磨损；加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。
由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构，其特征是有一作平面运动的构件，称为连杆，连杆机构又称为低副机构。
其广泛应用于内燃机、搅拌机、输送机、椭圆仪、机械手爪、牛头刨床、开窗、车门、机器人、折叠伞等。
主要特征连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹。
优点：（1）采用低副：面接触、承载大、便于润滑、不易磨损，形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。
（2）改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
（3）两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。
（4）连杆曲线丰富，可满足不同要求。
缺点：（1）构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。
（2）产生动载荷（惯性力），且不易平衡，不适合高速。
（3）设计复杂，难以实现精确的轨迹。
百度百科的相关词条图片如下下面我们就看看一般都有什么连杆机构适于用于行走（或者移动）的。
第一、平面四杆机构（Planar four-bar mechanism ）平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构。
四杆机构第三章平⾯四杆机构的设计§3—1 平⾯连杆机构的特点、类型及应⽤1.1 概述连杆机构：各构件之间⽤低副和刚性构件连接起来实⾏运动传递的机构。
如图2-1 分为平⾯连杆机构和空间连杆机构。
连杆机构由连架杆，连杆和机架组成。
平⾯连杆机构的特点：1.2平⾯连杆机构的基本类型和结构特点：由于连杆机构的构件⼀般呈杆状，也以其构件的数量称为多杆机构。
平⾯杆机构是最基本最常⽤的连杆机构。
1．2．1 平⾯连杆机构的基本类型：1) 曲柄摇杆机构 2）双曲柄机构 3）双摇杆机构 1．2．2 平⾯连杆机构演化 1) 转动副转化为移动副 2）取不同的构件为机架3）变换构件的形态 4）扩⼤转动副的尺⼨§3—2 平⾯连杆机构的运动特性2.1平⾯连杆机构的运动特性：（1的Grashoff 定理（简称曲柄存在条件）a + d ≤b + cb ≤ d – a +c c ≤d – a + b a ≤ c a + b ≤ c + da ≤b a +c ≤ b +d a ≤ d a + d ≤ b + c在全铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆杆长之和⼩于或等于其余两杆杆长之和，则必然存在作整周转动的构件。
若不满⾜上述条件，即最短杆与最长杆杆长之和⼤于其余两杆杆长之和，则不存在作整周转动的构件。
（2）四杆机构从动件的急回特性：如图⽰四杆机构从动件的回程所⽤时间⼩于⼯作⾏程所⽤的时间，称为该机构急回特性。
急回特性⽤⾏程速⽐系数K 表⽰。
212112??===t t v v K极位夹⾓θ—— 从动摇杆位于两极限位置时，原动件两位置所夹锐⾓。
θ越⼤，K 越⼤，急回特性越明显。
§3—3 平⾯连杆机构的传⼒特性3．1．传动⾓与压⼒⾓：如图⽰在机构处于某⼀定位置时，从动件上作⽤⼒与作⽤点绝对速度⽅向所夹的锐⾓α称为压⼒⾓。
压⼒⾓的余⾓γ（γ = 90°— α）作为机构的传⼒特性参数，故称为传动⾓。
在四杆机构运动过程中，压⼒⾓和传动⾓是变化的，为使机构具有良好的传⼒特性应使压⼒⾓越⼩越好，传动⾓越⼤越好。
第三章连杆机构设计和分析本章重点：平面四杆机构设计的几何法、解析法，及平面连杆机构运动分析的几何方法、解析法，机构动态静力分析的特点本章难点：1. 绘制速度多边形和加速度多边形时，不仅要和机构简图中的位置多边形相似，而且字母顺序也必须一致。
2．相对速度和加速度的方向，及角速度和角加速度的转向。
3．用解析法对平面机构进行运动分析，随着计算机的普及，已越来越显得重要，并且将在运动分析中取代图解法而占主要地位。
其中难点在于用什么样的教学工具来建立位移方程，并解此方程。
因为位移方程往往是非线性方程。
基本要求：了解平面连杆机构的基本型式及其演化；对平面四杆机构的一些基本知识(包括曲柄存在的条件、急回运动及行程速比系数、传动角及死点、运动的连续性等)有明确的概念；能按已知连杆三位置、两连架杆三对应位置、行程速比系数等要求设计平面四杆机构。
§3－1 平面四杆机构的特点和基本形式一、平面连杆机构的特点能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，低副不易磨损而又易于加工。
由本身几何形状保持接触。
因此广泛应用于各种机械及仪表中。
不足之处:作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全平衡；较难准确实现任意预期的运动规律，设计方法较复杂。
连杆机构中应用最广泛的是平面四杆机构。
二、平面四杆机构的基本型式三种：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构三、平面四杆机构的演变1．转动副转化为移动副2．取不同构件为机架：3．变换构件的形态4．扩大转动副尺寸。
§3－2 平面连杆机构设计中的一些共性一、平面四杆机构有曲柄的条件上一节中，已经讲过平面四铰链机构中有三种基本形式：曲柄摇杆机构（一个曲柄）；双曲柄机构（二个曲柄）；双摇杆机构（没有曲柄）。
可见有没有曲柄，有几个曲柄是基本形式的主要特征。
因此，曲柄存在条件在杆机构中具有十分重要的地位。
下面分析曲柄存在条件：在铰链四杆机构中，有四个转动副和四个杆，为什么连架杆能作整周旋转（曲柄），有时就不能作整周旋转（摇杆）呢？这主要是因为四杆的相对杆长能约束连架杆是否能整周旋转或只作摆动的缘故。
连杆机构应用实例
连杆机构是一种常见的机械结构，由连接在一起的刚性杆件组成，用于转换和传递运动和力量。
以下是一些连杆机构的应用实例：
1. 发动机：内燃机中的连杆机构将活塞运动转换为曲轴旋转运动。
活塞与曲轴通过连杆相连接，当活塞在气缸内运动时，连杆将活塞的线性运动转换为曲轴的旋转运动，从而驱动发动机工作。
2. 汽车悬挂系统：汽车悬挂系统中的连杆机构用于连接车轮和车身，以实现平稳的悬挂运动。
常见的连杆机构包括麦弗逊悬挂系统和多连杆悬挂系统，它们通过连杆的连接实现车轮的运动和悬挂系统的支撑。
3. 压力机：压力机中的连杆机构用于将电动机的旋转运动转换为上下往复运动，从而实现对工件的压力加工。
连杆机构可以控制压力机的行程和速度，使其适应不同的加工需求。
4. 摆线机构：摆线机构是一种特殊的连杆机构，用于实现直线运动转换为曲线运动。
它广泛应用于工业机械中，如绘图仪、雕刻机、数控机床等，以及一些玩具和装饰品中。
5. 机械手臂：机械手臂通常采用多连杆机构，以实现复杂的运动和
工作任务。
连杆的长度和连接方式可以灵活调整，使机械手臂能够在不同的工作空间内进行精确的运动和抓取操作。
这些只是连杆机构应用的几个示例，实际上，连杆机构在各种机械系统和装置中都有广泛应用，包括工业机械、交通工具、医疗设备、农业机械等领域。
它们通过转换运动和力量，实现了各种复杂的机械操作和功能。
空间连杆机构
空间连杆机构由若干刚性构件通过低副(转动副﹑移动副)联接﹐而各构件上各点的运动平面相互不平行的机构﹐又称空间低副机构
中文名空间连杆机构
外文名spatial linkage
又名空间低副机构
低副转动副、移动副
组成单自由度空间闭链机构
应用领域农业机械、轻工机械、纺织机械
1简介
spatial linkage
由若干刚性构件通过低副（转动副、移动副）联接，而各构件上各点的运动平面相互不平行的机构，又称空间低副机构。
在空间连杆机构中，与机架相连的构件常相对固定的轴线转动、移动，或作又转又移的运动，也可绕某定点作复杂转动；其余不与机架相连的连杆则一般作复杂的空间运动。
利用空间连杆机构可将一轴的转动转变为任意轴的转动或任意方向的移动，也可将某方向的移动转变为任意轴的转动，还可实现刚体的某种空间移位或使连杆上某点轨迹近似于某空间曲线。
与平面连杆机构相比，空间连杆机构常有结构紧凑、运动多样、工作灵活可靠等特点，但设计困难，制造较复杂。
空间连杆机构常应用于农业机械、轻工机械、纺织机械、交通运输机械、机床、工业机器人、假肢和飞机起落架中。
组成
空间连杆机构常指单自由度空间闭链机构,但是随着工业机器人和假肢技术的发展,多自由度空间开链机构也有不少用途。
单自由度单环平面连杆机构只含4个转动副,而单自由
度单环空间连杆机构所含转动副应为7个,此即空间七杆机构。
空间连杆机构中采用多自由度的运动副如球面副或圆柱副时，所含构件数即可减少而形成简单稳定的空间四杆机构或三杆机构。
为了表明空间连杆机构的组成类型,常用R、P、C、S、H分别表示转动副、移动副、圆柱副、球面副、螺旋副。
一般空间连杆机构从与机架相连的运动副开始，依次用其中的一些符号来表示。
常用空间四杆机构的组成类型有RSSR、RRSS、RSSP和RSCS机构这些机构因含有两个球面副,结构比较简单，但绕两球心连线自由转动的局部自由度影响高速性能。
所有转动副轴线汇交一点的球面四杆机构,也是一种应用较广的空间连杆机构，如万向联轴节机构。
此外，还有某些特殊空间连杆机构，如贝内特机构，其运动副轴线夹角和构件尺度要求满足某些特殊关系。
3运动分析和综合
空间连杆机构的分析综合均较平面连杆机构复杂困难，这在很大程度上影响空间连杆机构的推广应用。
研究空间连杆机构的方法有以画法几何为基础的图解法和运用向量、对偶数、矩阵和张量等数学工具的解析法。
图解法有一定的局限性，应用较多的是便于电子计算机运算的解析法。
空间连杆机构分析中重要而又困难的问题是位移分析。
对多于4杆的空间连杆机构，由输入求输出位移时因中间运动变量不易避开或消去，一般要用数值迭代法联解多个非线性方程式或求解高次代数方程式。
对最难进行位移分析的空间7R机构，由输入求输出位移的代数方程式高达32次。
4基本问题
对空间连杆机构进行运动综合的基本问题是：①当主动件运动规律一定时，要求连架从动件能按若干对应位置或近似按某函数关系运动；②要求连杆能按若干空间位置姿态运动而实现空间刚体的导引；③要求连杆上某点能近似沿给定空间曲线运动。
由于这些问题和平面连杆机构的综合问题相仿，所以平面的巴默斯特尔理论可解析地推广于空间刚体的导引问题和其他运动综合问题。
此外尚有利用机构封闭性等同条件建立设计方程式和采用优化技术等综合方法。
