一種足輪式四足機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種足輪式四足機器人，包括軀干，軀干下部安裝有軀干支架，軀干上安裝有四個三自由度的足輪運動支鏈，該足輪運動支鏈既可以變?yōu)檩喿右部梢宰優(yōu)橥?，并且可以快速的進行機器人的腿與輪子間的相互轉(zhuǎn)換，在崎嶇的路面上可以轉(zhuǎn)變成腿，適應(yīng)能力強，通過性好，在較平坦的路面時轉(zhuǎn)變成輪子，速度提高，機動性好。且結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有很好的經(jīng)濟適用價值。
【專利說明】-種足輪式四足機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于移動機器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種足輪式四足機器人

【背景技術(shù)】
[0002] 機器人是集機械、電子、計算機、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科為一體的綜合技術(shù)。 目前國內(nèi)外機器人行走的機構(gòu)有輪式、腿式、履帶式、輪腿式等。輪式機器人有獨輪、兩輪、 多輪等。如南京理工大學(xué)的碩士學(xué)位論文《六輪腿自主移動機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計和模糊控制技 術(shù)研究》，該文章提出了一種六輪式機器人，該機器人具有速度快的優(yōu)點，但是該結(jié)構(gòu)為純 輪式，雖然其可通過拉桿來控制輪子的角度，但依然無法通過及其崎嶇的路面。腿式也有單 足、雙足、多足等。例如南京航空航天大學(xué)的碩士學(xué)位論文《四足仿生爬行機器人研制》，該 文章提出了一種四足的仿生爬行機器人，該機器人為腿式結(jié)構(gòu)，能夠跨越較大的障礙，但是 沒有更好的快速性，在較平穩(wěn)的路面上的行走速度不夠。履帶式機器人和地面有著較大的 作用力，可以適應(yīng)許多復(fù)雜多樣的路面。如上海交通大學(xué)的碩士學(xué)位論文《履帶式移動機器 人系統(tǒng)設(shè)計及運動控制技術(shù)研究》，該論文提出了一種履帶式移動機器人，它與上面提到的 輪式機器人有很多相似的地方，不同的地方就是在輪子上加了履帶，可以提高其路面適應(yīng) 能力，但與前者一樣，依然沒有本發(fā)明的在崎嶇的路面上的適應(yīng)能力強。輪腿式機器人結(jié)構(gòu) 上較上三種復(fù)雜一點，實現(xiàn)的功能更多，如申請?zhí)枮?01210101127. 3的發(fā)明專利，該發(fā)明 提出了一種六輪足式串并混聯(lián)機器人，該機器人共有六只腿，每個腿底部各有一個可旋轉(zhuǎn) 的小輪子。該輪子即可以用來做腿式結(jié)構(gòu)的足，又是輪式的主要運動來源。該機器人的輪 子和腿是分開的，即輪子和腿是同時存在的，只不過是經(jīng)過變形將輪子旋轉(zhuǎn)形成腿，他們并 不能實現(xiàn)輪和腿的平穩(wěn)過渡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在提供一種足輪式四足機器人，很好的解決了上述問題，良好的機動性 能，即可以在崎嶇的地面靈活行走，又可以在平坦的地面快速行走。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種足輪式四足機器人，包括軀干，軀干下部安裝有軀干支 架，所述軀干安裝有四個三自由度的足輪運動支鏈，足輪運動支鏈包括順次連接的水平髖 關(guān)節(jié)、垂直同步輪髖關(guān)節(jié)、輪式大腿、輪式膝關(guān)節(jié)、輪式小腿，水平髖關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)裝置A、執(zhí) 行器托架、執(zhí)行器，旋轉(zhuǎn)裝置A直接固定在軀干上，旋轉(zhuǎn)裝置A上連接執(zhí)行器托架，執(zhí)行器安 裝在執(zhí)行器托架上，垂直同步輪髖關(guān)節(jié)包括與執(zhí)行器外殼固定連接的同步輪支架，同步輪 支架上安裝有同步輪，同步輪通過同步帶與執(zhí)行器連接，同步輪上固定連接有大腿連軸件， 大腿連軸件與輪式大腿A端固定連接，輪式大腿B端通過輪式膝關(guān)節(jié)與輪式小腿一端連接， 輪式大腿C端通過旋轉(zhuǎn)裝置B連接有輪式補充腿。
[0005] 進一步的，所述輪式膝關(guān)節(jié)包括輪式膝關(guān)節(jié)支架和旋轉(zhuǎn)裝置C，輪式大腿與輪式小 腿通過輪式膝關(guān)節(jié)支架活動連接，旋轉(zhuǎn)裝置C與輪式大腿、輪式小腿固定連接。
[0006] 優(yōu)選的，所述執(zhí)行器托架與軀干間設(shè)置有相互配合的轉(zhuǎn)盤和沖壓輪。
[0007] 優(yōu)選的，所述同步輪支架上通過滑環(huán)架連接有導(dǎo)電滑環(huán)。
[0008] 進一步的，所述旋轉(zhuǎn)裝置A、旋轉(zhuǎn)裝置B、旋轉(zhuǎn)裝置C分別由驅(qū)動電機驅(qū)動。
[0009] 優(yōu)選的，所述輪式小腿另一端安裝有足部墊片。
[0010] 進一步的，執(zhí)行器包含電機，同步輪通過同步帶與執(zhí)行器中電機連接。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：由于本發(fā)明采用了四個3自由度的足輪運動支鏈，該足輪 運動支鏈既可以變?yōu)檩喿右部梢宰優(yōu)橥?，并且可以快速的進行機器人的腿與輪子間的相互 轉(zhuǎn)換，在崎嶇的路面上可以轉(zhuǎn)變成腿，適應(yīng)能力強，通過性好，在較平坦的路面時轉(zhuǎn)變成輪 子，速度提高，機動性好。結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有很好的經(jīng)濟適用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是圖1中足輪運動支鏈1 (不含輪式補充腿16)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3是圖1中足輪運動支鏈1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖中：1.足輪運動支鏈，2.軀干，3.軀干支架，111.旋轉(zhuǎn)裝置A，112.執(zhí)行器托架， 113.執(zhí)行器，114.轉(zhuǎn)盤和沖壓輪，121.同步輪，122.同步輪支架，123.大腿連軸件，124.滑 環(huán)架，125.導(dǎo)電滑環(huán)，13.輪式大腿，131.輪式大腿A端，132.輪式大腿B端，133.輪式大 腿C端，141.輪式膝關(guān)節(jié)支架，142.旋轉(zhuǎn)裝置C，15.輪式小腿，151.足部墊片，16.輪式補 充腿，17.旋轉(zhuǎn)裝置B。

【具體實施方式】
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進 行進一步詳細說明。
[0017] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種足輪式四足機器人，包括軀干2,軀 干2下部安裝有軀干支架3,所述軀干2上安裝有四個三自由度的足輪運動支鏈1，足輪運 動支鏈1包括順次連接的水平髖關(guān)節(jié)、垂直同步輪髖關(guān)節(jié)、輪式大腿13、輪式膝關(guān)節(jié)、輪式 小腿15,水平髖關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)裝置A111、執(zhí)行器托架112、執(zhí)行器113,旋轉(zhuǎn)裝置A111直接 固定在軀干上，旋轉(zhuǎn)裝置A111上連接執(zhí)行器托架112,執(zhí)行器113安裝在執(zhí)行器托架112 上，垂直同步輪髖關(guān)節(jié)包括與執(zhí)行器113外殼固定連接的同步輪支架122,同步輪支架122 上安裝有同步輪121，同步輪121通過同步帶與執(zhí)行器113連接，執(zhí)行器113包含電機，同步 輪121通過同步帶與執(zhí)行器113中電機連接，同步輪121上固定連接有大腿連軸件123,大 腿連軸件123與輪式大腿A端131固定連接，輪式大腿B端132通過輪式膝關(guān)節(jié)與輪式小 腿15 -端連接，輪式大腿C端133通過旋轉(zhuǎn)裝置B17連接有輪式補充腿16。輪式膝關(guān)節(jié)包 括輪式膝關(guān)節(jié)支架141和旋轉(zhuǎn)裝置C142,輪式大腿13與輪式小腿15通過輪式膝關(guān)節(jié)支架 141活動連接，旋轉(zhuǎn)裝置C142與輪式大腿13、輪式小腿15固定連接。通過旋轉(zhuǎn)裝置B17、旋 轉(zhuǎn)裝置C142的旋轉(zhuǎn)，可以使輪式小腿15、輪式補充腿16旋轉(zhuǎn)到需要的角度，使足輪運動支 鏈1在腿和輪子之間自由轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)不同環(huán)境的需要。執(zhí)行器托架112與軀干2間設(shè)置 有相互配合的轉(zhuǎn)盤和沖壓輪114。同步輪支架122上通過滑環(huán)架124連接有導(dǎo)電滑環(huán)125。 由于整個足輪運動支鏈1都有旋轉(zhuǎn)要求，且足輪運動支鏈1各部件均需要電連接或控制線 連接，導(dǎo)電滑環(huán)125的設(shè)計可以防止電線或控制線脫落。旋轉(zhuǎn)裝置A111、旋轉(zhuǎn)裝置B17、旋 轉(zhuǎn)裝置C142分別由驅(qū)動電機驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)裝置A111控制整個足輪運動支鏈1的轉(zhuǎn)向；旋轉(zhuǎn) 裝置B17控制輪式補充腿16與輪式大腿13的相對位置；旋轉(zhuǎn)裝置C142控制輪式大腿13 與輪式小腿15的相對位置。輪式小腿15另一端安裝有足部墊片151。輪式大腿13、輪式 小腿15、輪式補充腿16均為扇形，當旋轉(zhuǎn)裝置B17與旋轉(zhuǎn)裝置C142轉(zhuǎn)過適宜角度時，輪式 小腿15與輪式補充腿16通過足部墊片151連接，輪式大腿13、輪式小腿15、輪式補充腿16 正好拼接成正圓。
[0018] 當足輪運動支鏈1需要由足式轉(zhuǎn)化為輪式時，輪和腿的轉(zhuǎn)化由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)所驅(qū)動， 旋轉(zhuǎn)裝置B17、旋轉(zhuǎn)裝置C142轉(zhuǎn)過一定的角度，使輪式小腿15與輪式補充腿16通過足部墊 片151緊密配合，此時腿式結(jié)構(gòu)就轉(zhuǎn)化為輪式結(jié)構(gòu)，輪式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為腿式結(jié)構(gòu)與其相反，依 然通過旋轉(zhuǎn)裝置B17、旋轉(zhuǎn)裝置C142驅(qū)動使輪式結(jié)構(gòu)打開，形成腿式結(jié)構(gòu)。
[0019] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應(yīng)被理解為發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。凡是根據(jù)上 述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認為屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種足輪式四足機器人，包括軀干（2)，軀干（2)下部安裝有軀干支架（3)，所述軀 干（2)安裝有四個三自由度的足輪運動支鏈（1)，其特征在于：所述足輪運動支鏈（1)包括 順次連接的水平髖關(guān)節(jié)、垂直同步輪髖關(guān)節(jié)、輪式大腿（13)、輪式膝關(guān)節(jié)、輪式小腿（15)， 所述水平髖關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)裝置A(lll)、執(zhí)行器托架（112)、執(zhí)行器（113)，所述旋轉(zhuǎn)裝置 A(lll)固定在軀干（2)上，旋轉(zhuǎn)裝置A(lll)上連接執(zhí)行器托架（112)，執(zhí)行器（113)安裝 在執(zhí)行器托架（112)上，所述垂直同步輪髖關(guān)節(jié)包括與執(zhí)行器（113)外殼固定連接的同步 輪支架（122)，所述同步輪支架（122)上安裝有同步輪（121)，所述同步輪（121)通過同步 帶與執(zhí)行器（113)連接，所述同步輪（121)上固定連接有大腿連軸件（123)，所述大腿連軸 件（123)與輪式大腿A端（131)固定連接，所述輪式大腿B端（132)通過輪式膝關(guān)節(jié)與輪 式小腿（15) -端連接，輪式大腿C端（133)通過旋轉(zhuǎn)裝置B (17)連接有輪式補充腿（16)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的足輪式四足機器人，其特征在于：所述輪式膝關(guān)節(jié)包括輪式 膝關(guān)節(jié)支架（141)和旋轉(zhuǎn)裝置C (142)，輪式大腿（13)與輪式小腿（15)通過輪式膝關(guān)節(jié)支 架（141)活動連接，旋轉(zhuǎn)裝置C(142)與輪式大腿（13)、輪式小腿（15)固定連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的足輪式四足機器人，其特征在于：所述執(zhí)行器托架（112)與 軀干（2)間設(shè)置有相互配合的轉(zhuǎn)盤和沖壓輪（114)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的足輪式四足機器人，其特征在于：所述同步輪支架（122)上 通過滑環(huán)架（124)連接有導(dǎo)電滑環(huán)（125)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的足輪式四足機器人，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)裝置A(lll)、旋轉(zhuǎn) 裝置B (17)、旋轉(zhuǎn)裝置C (142)分別由驅(qū)動電機驅(qū)動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的足輪式四足機器人，其特征在于：所述輪式小腿（15)另一端 安裝有足部墊片（151)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的足輪式四足機器人，其特征在于：所述執(zhí)行器（113)包含電 機，同步輪（121)通過同步帶與執(zhí)行器（113)中電機連接。
【文檔編號】B62D57/028GK104085458SQ201410315537
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】代小林, 張戈, 崔巍杰, 張龍, 羅吉, 林樂成, 李建華 申請人:電子科技大學(xué)