基于轮足式混合移动的协作交互机器人制造技术

本发明专利技术提供一种基于轮足式混合移动的协作交互机器人。基于轮足式混合移动的协作交互机器人，包括机身、协作机械臂、第一腿模块和第二腿模块；第一腿模块包括足部和支撑轮；第二腿模块包括第一驱动轮和第二驱动轮，腿模块具有两种工作模式：足模式和轮模式；轮模式时，支撑轮辅助支撑机身，第一驱动轮和第二驱动轮一起驱动协作交互机器人移动，通过控制第一驱动轮和第二驱动轮的转速差实现协作交互机器人的转向；足模式时，第二腿模块和支撑轮悬空，各第一腿模块的足部交替触地，以驱动协作交互机器人移动。相对于现有技术，本发明专利技术的位置转移效率得到极大的提升。另外，处于足模式时，可以实现协作交互机器人的快速转向。

【技术实现步骤摘要】
基于轮足式混合移动的协作交互机器人
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种基于轮足式混合移动的协作交互机器人。
技术介绍
在协作交互机器人研究领域，机械臂所在的支撑平台限制了机器人协作交互的范围(即机械臂的工作范围)，设计可移动的支撑平台是研究的难点。授权公告号为CN101947777B，授权公告日为2012.07.04的专利技术专利公开了一种轮足组合越障非接触磁吸附式爬壁机器人系统，包括：机器人车架、五自由度机械臂、三组移动吸附机构及其对应的直线滑轨、丝杠及驱动电机，五自由度机械臂位于机器人车架的上方，三组直线滑轨以及丝杠竖直设置于机器人车架下方且两端分别与机器人车架及移动吸附机构相连，驱动电机与移动吸附机构固定连接。但是上述轮足组合越障非接触磁吸附式爬壁机器人系统在水平面工作时，如果遇到障碍，需要三组移动吸附机构轮流升降，效率较低。并且在轮式移动模式下，仅能通过驱动轮的差速实现转向，在小范围需要大角度转向时，转向不便，影响机械臂的工作。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于轮足式混合移动的协作交互机器人，以克服上述现有技术中的协作交互机器人的位置转移效率低，转向不便从而影响机械臂工作的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于轮足式混合移动的协作交互机器人，包括：机身；腿模块，所述腿模块设置在所述机身上，用于驱动协作交互机器人移动，所述腿模块包括第一腿模块和第二腿模块；所述第一腿模块为轮足式腿模块，数量为四，四处所述第一腿模块分别设置在机身的左右两侧，同一侧的所述第一腿模块沿所述机身的前后方向排布，所述第一腿模块包括足部和支撑轮；所述第二腿模块固定于所述机身上，包括第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮通过第一电机驱动，所述第二驱动轮通过第二电机驱动，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的轴线重合；所述腿模块具有两种工作模式：足模式和轮模式；所述腿模块处于轮模式时，所述支撑轮辅助支撑所述机身，所述第一腿模块的所述足部悬空，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮一起驱动所述协作交互机器人移动，通过控制所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的转速差实现所述协作交互机器人的转向；处于足模式时，所述第二腿模块和所述支撑轮悬空，各所述第一腿模块的足部交替触地，以驱动所述协作交互机器人移动；协作机械臂，所述协作机械臂设置在所述机身上；所述协作机械臂具有收缩状态，当所述腿模块驱动所述协作交互机器人移动，所述协作机械臂处于所述收缩状态，所述协作机械臂的质心与所述机身的质心在竖直方向上共线。进一步的，所述协作机械臂包括底座，所述协作机械臂通过所述底座安装在所述机身上，所述底座的安装位置位于所述机身的质心的正上方。进一步的，协作交互机器人还包括外展电机，所述外展电机固定在所述机身上，所述外展电机的输出端连接所述第一腿模块，以带动所述第一腿模块绕所述外展电机的输出端的轴线在所述机身的左右方向摆动。进一步的，所述第一腿模块还包括大腿驱动电机、小腿驱动电机、铰接轴、大腿、小腿；所述大腿的下端部与所述小腿的上端部通过所述铰接轴铰接，所述足部安装于所述小腿的下端部；所述大腿驱动电机固定在所述外展电机的输出端，所述大腿的上端部安装于所述大腿驱动电机的输出端；所述小腿驱动电机用于驱动所述小腿绕所述铰接轴摆动。进一步的，所述小腿上固定有从动轮，所述小腿驱动电机的输出端设有主动轮，所述主动轮与所述从动轮之间设有传动带，所述小腿驱动电机通过所述主动轮、所述传动带将动力传递至所述从动轮，所述从动轮带动所述小腿绕所述铰接轴摆动。进一步的，所述大腿包括：结构板和连接件，所述结构板具有两块，且两块所述结构板平行设置，所述连接件连接两块所述结构板；所述主动轮、所述传动带和所述从动轮均设置在两块所述结构板之间。进一步的，所述从动轮通过轴承套设在所述铰接轴上。进一步的，所述大腿驱动电机为无框电机，所述小腿驱动电机设置在所述无框电机的内部空腔中，所述小腿驱动电机的输出轴伸出所述无框电机。进一步的，所述支撑轮通过轴承套设在所述铰接轴上。进一步的，所述第二腿模块的质心与所述机身的质心在竖直方向上共线。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案至少具有如下有益效果：1)本申请提供的技术方案中，腿模块具有轮模式和足模式两种模式，处于轮模式时，能够在平整的平面内快速移动。处于足模式时，能够适用崎岖路面并快速避障。相对于现有技术，协作交互机器人的位置转移效率得到极大的提升，保证协作交互机器人的工作半径。另外，处于足模式时，可以实现协作交互机器人的快速转向，使协作交互机器人能够适用狭窄的工作环境，增加协作交互机器人适用的工况。2)外展电机的设置能够调整第一腿模块的位置，进一步的适用于各种地形。3)第一腿模块由大腿和小腿组成，大腿、小腿的不同摆动组成腿部的运动，实现腿部运动时的动力补偿，有效降低大腿驱动电机和小腿驱动电机的输出力矩。4)小腿驱动电机通过带传动机构带动小腿摆动，技术成熟，重量较轻。5)小腿驱动电机设置在大腿驱动电机中，有效的降低第一腿模块的机构冗余，降低第一腿模块运动时的运动惯量，使机器人的运动更加平稳，提高机器人的控制精度。6)从动轮套设在铰接轴上，从动轮在设置时有效利用了铰接轴的结构，使结构简单，重量较轻。7)大腿采用两块结构板通过连接件连接的形式，既保证了大腿的结构强度，又减轻了大腿的重量。8)支撑轮套设在铰接轴上，支撑轮在设置时有效利用了铰接轴的结构，使结构简单，重量较轻。9)在协作交互机器人移动时，协作机械臂的质心能够与机身的质心在竖直方向上共线，能够避免协作交互机器人在移动时重心偏斜，导致机器人的运动不平稳、机器人的控制精度降低的问题。10)在协作交互机器人移动时，第二腿模块的质心能够与机身的质心在竖直方向上共线，能够避免腿模块处于足模式时机器人的重心偏斜，导致机器人的运动不平稳，机器人的控制精度降低的问题。附图说明图1为本专利技术的基于轮足式混合移动的协作交互机器人的具体实施例的一个三维视图；图2为本专利技术的基于轮足式混合移动的协作交互机器人的具体实施例的另一个三维视图；图3为本专利技术的基于轮足式混合移动的协作交互机器人的具体实施例在腿模块处于足模式下的主视图；图4为本专利技术的基于轮足式混合移动的协作交互机器人的具体实施例在腿模块处于轮模式下的主视图；图5为本专利技术的基于轮足式混合移动的协作交互机器人的具体实施例中外展关节与第一腿模块的结构示意图。图中：1、机身；2、外展电机；3、大腿驱动电机；4、小腿驱动电机；41、小腿驱动电机输出轴；5、大腿；51、结构板；52、连接件；6、小腿；61、U型结构；62、连接杆；7、足部；8、主动轮；9、传动带；10、从动轮；11、铰接轴；12、支撑轮；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于轮足式混合移动的协作交互机器人，其特征在于：包括：/n机身；/n腿模块，所述腿模块设置在所述机身上，用于驱动协作交互机器人移动，所述腿模块包括第一腿模块和第二腿模块；/n所述第一腿模块为轮足式腿模块，数量为四，四处所述第一腿模块分别设置在机身的左右两侧，同一侧的所述第一腿模块沿所述机身的前后方向排布，所述第一腿模块包括足部和支撑轮；/n所述第二腿模块固定于所述机身上，包括第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮通过第一电机驱动，所述第二驱动轮通过第二电机驱动，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的轴线重合；/n所述腿模块具有两种工作模式：足模式和轮模式；/n所述腿模块处于轮模式时，所述支撑轮辅助支撑所述机身，所述第一腿模块的所述足部悬空，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮一起驱动所述协作交互机器人移动，通过控制所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的转速差实现所述协作交互机器人的转向；/n处于足模式时，所述第二腿模块和所述支撑轮悬空，各所述第一腿模块的足部交替触地，以驱动所述协作交互机器人移动；/n协作机械臂，所述协作机械臂设置在所述机身上；所述协作机械臂具有收缩状态，当所述腿模块驱动所述协作交互机器人移动，所述协作机械臂处于所述收缩状态，所述协作机械臂的质心与所述机身的质心在竖直方向上共线。/n...

【技术特征摘要】
1.基于轮足式混合移动的协作交互机器人，其特征在于：包括：
机身；
腿模块，所述腿模块设置在所述机身上，用于驱动协作交互机器人移动，所述腿模块包括第一腿模块和第二腿模块；
所述第一腿模块为轮足式腿模块，数量为四，四处所述第一腿模块分别设置在机身的左右两侧，同一侧的所述第一腿模块沿所述机身的前后方向排布，所述第一腿模块包括足部和支撑轮；
所述第二腿模块固定于所述机身上，包括第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮通过第一电机驱动，所述第二驱动轮通过第二电机驱动，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的轴线重合；
所述腿模块具有两种工作模式：足模式和轮模式；
所述腿模块处于轮模式时，所述支撑轮辅助支撑所述机身，所述第一腿模块的所述足部悬空，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮一起驱动所述协作交互机器人移动，通过控制所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的转速差实现所述协作交互机器人的转向；
处于足模式时，所述第二腿模块和所述支撑轮悬空，各所述第一腿模块的足部交替触地，以驱动所述协作交互机器人移动；
协作机械臂，所述协作机械臂设置在所述机身上；所述协作机械臂具有收缩状态，当所述腿模块驱动所述协作交互机器人移动，所述协作机械臂处于所述收缩状态，所述协作机械臂的质心与所述机身的质心在竖直方向上共线。


2.根据权利要求1所述的基于轮足式混合移动的协作交互机器人，其特征在于：所述协作机械臂包括底座，所述协作机械臂通过所述底座安装在所述机身上，所述底座的安装位置位于所述机身的质心的正上方。


3.根据权利要求1所述的基于轮足式混合移动的协作交互机器人，其特征在于：协作交互机器人还包括外展电机，所述外展电机固定在所述机身上，所述外展电机的输出端连接所述第一腿模块，以带动所述第一腿模块绕所述外展电机的输出端的轴线在所述机身的左右方向摆动。

【专利技术属性】
技术研发人员：马保平，王春雷，杨亚，范春辉，金伟祺，芮岳峰，彭长武，张志鹏，
申请(专利权)人：上海微电机研究所中国电子科技集团公司第二十一研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31