一种轮足混合式机器人制造技术

本发明专利技术提供一种轮足混合式机器人。一种轮足混合式机器人，包括机身、第一腿模块和第二腿模块；第一腿模块包括足部和支撑轮；第二腿模块包括转向电机、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一种轮足混合式机器人移动，通过转向电机的转向实现一种轮足混合式机器人的转向；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，以驱动一种轮足混合式机器人移动。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，可以实现一种轮足混合式机器人的快速转向。

【技术实现步骤摘要】
一种轮足混合式机器人
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种轮足混合式机器人。
技术介绍
在四足机器人的研究领域，轮足混合式机器人是该领域研究的热点。轮足混合式机器人的足式运动模式切换至轮式运动模式时，轮式运动模式的转向与驱动一直是难点所在，常见的是采用髋关节外展内收运动副的转向方式，但是这种转向方式会导致轮足混合式机器人的四条腿存在高度差，导致躯干倾斜，对机器人上其他功能性部件(例如探测装置、机械臂)的功能产生影响。并且该转向方式的转向角度有限，无法适用于小地形、大转向角度的工作要求。授权公告号为CN105667622B，授权公告日为2016年01月14日的专利技术专利公开了一种具有三段机体的六轮足式移动机器人，该机器人在轮式运动模式下的转向方式有三种，一、差速转向，通过分别控制六条腿的车轮转速可实现差速转向，所述的左前腿、左中腿和左后腿的车轮转速慢，所述的右前腿、右中腿、右后腿的车轮转速快，可实现机器人的左转运动；所述的左前腿、左中腿和左后腿的车轮转速快，所述的右前腿、右中腿、右后腿的车轮转速慢，可实现机器人的右转运动。二、前轮转向，通过协调控制左前腿和右前腿的方向可实现前轮转向，左前腿和右前腿的关节同时向左转动可实现机器人的左转运动，左前腿和右前腿的关节同时向右转动可实现机器人的右转运动。三、原地转向，通过协调控制六条腿的方向，使六条腿下端的车轮分布在同一个圆的圆周上，且车轮方向与上述圆相切，可实现原地转向。虽然也能实现小地形、大转向角度下的转向，但是，零部件多，机构间存在冗余约束，可解算性差，存在耦合，活动范围有局限性。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轮足混合式机器人，以克服上述现有技术中的轮足混合式机器人，零部件多，机构间存在冗余约束，可解算性差，存在耦合，活动范围有局限性的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种轮足混合式机器人，包括：机身；腿模块，所述腿模块设置在所述机身上，用于驱动轮足混合式机器人移动，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，各所述第一腿模块分别包括足部和支撑轮；所述第二腿模块包括转向电机、机架、第一电机、第二电机、第一驱动轮和第二驱动轮，所述转向电机固定在所述机身上，且所述转向电机的输出端的轴线沿竖直方向延伸，所述机架与所述转向电机的输出端连接，能够在所述转向电机的驱动绕所述转向电机的输出端的轴线转动；所述第一驱动轮和所述第二驱动轮均转动安装于所述机架上，所述第一电机、所述第二电机均固定安装在所述机架上，所述第一电机用于驱动所述第一驱动轮转动，所述第二电机用于驱动所述第二驱动轮转动；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在所述第一电机、所述第二电机的驱动下转动，同时驱动所述轮足混合式机器人移动；所述机架能够在所述转向电机的驱动下调整方向，以对所述轮足混合式机器人的移动方向进行调整；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，以驱动所述轮足混合式机器人移动。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。进一步的，所述机架包括U形件，所述U形件包括：相对设置的两处侧板、连接两处侧板的底板；所述底板与所述转向电机的输出端连接，所述第一驱动轮与所述第二驱动轮分别转动设置在所述侧板上。进一步的，所述第一驱动轮与所述第二驱动轮分别转动设置在对应所述侧板的外侧。进一步的，所述第一电机与第二电机均固定设置在所述侧板的内侧。进一步的，所述机架还包括加固件，所述加固件的两端分别固定在所述底板和其中一处所述侧板上；或者，所述加固件的两端分别固定在两个所述侧板上。进一步的，所述加固件为加固板，所述加固板的两端分别固定在两处所述侧板上时，所述加固板与所述底板平行。进一步的，轮足混合式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；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。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，轮足混合式机器人的位置转移效率得到极大的提升，保证轮足混合式机器人的工作半径。另外，处于轮模式时，可以通过转向电机实现轮足混合式机器人的快速转向，使轮足混合式机器人能够适用狭窄的工作环境，增加轮足混合式机器人适用的工况范围。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)在轮足混合式机器人移动时，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。10)小腿上端部为U形结构，在能够与铰接轴连接的前提下，增加小腿的结构强度。附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮足混合式机器人，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，用于驱动轮足混合式机器人移动，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，各所述第一腿模块分别包括足部和支撑轮；/n所述第二腿模块包括转向电机、机架、第一电机、第二电机、第一驱动轮和第二驱动轮，所述转向电机固定在所述机身上，且所述转向电机的输出端的轴线沿竖直方向延伸，所述机架与所述转向电机的输出端连接，能够在所述转向电机的驱动绕所述转向电机的输出端的轴线转动；/n所述第一驱动轮和所述第二驱动轮均转动安装于所述机架上，所述第一电机、所述第二电机均固定安装在所述机架上，所述第一电机用于驱动所述第一驱动轮转动，所述第二电机用于驱动所述第二驱动轮转动；/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在所述第一电机、所述第二电机的驱动下转动，同时驱动所述轮足混合式机器人移动；所述机架能够在所述转向电机的驱动下调整方向，以对所述轮足混合式机器人的移动方向进行调整；/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，以驱动所述轮足混合式机器人移动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种轮足混合式机器人，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，用于驱动轮足混合式机器人移动，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，各所述第一腿模块分别包括足部和支撑轮；
所述第二腿模块包括转向电机、机架、第一电机、第二电机、第一驱动轮和第二驱动轮，所述转向电机固定在所述机身上，且所述转向电机的输出端的轴线沿竖直方向延伸，所述机架与所述转向电机的输出端连接，能够在所述转向电机的驱动绕所述转向电机的输出端的轴线转动；
所述第一驱动轮和所述第二驱动轮均转动安装于所述机架上，所述第一电机、所述第二电机均固定安装在所述机架上，所述第一电机用于驱动所述第一驱动轮转动，所述第二电机用于驱动所述第二驱动轮转动；
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在所述第一电机、所述第二电机的驱动下转动，同时驱动所述轮足混合式机器人移动；所述机架能够在所述转向电机的驱动下调整方向，以对所述轮足混合式机器人的移动方向进行调整；
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，以驱动所述轮足混合式机器人移动。


2.根据权利要求1所述的一种轮足混合式机器人，其特征在于：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。


3.根据权利要求1所述的一种轮足混合式机器人，其特征在于：所述机架包括U形件，所述U形件包括：相对设置的两处侧板、连接两处侧板的底板；
所述底板与所述转向电机的输出端连接，所述第一驱动轮与所述第二驱动轮分别转动设置在所述侧板上。


4.根据权利要求3所述的一种...

【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