一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，具体是一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人，该机器人包括机体平台和6条腿足；所述机体平台包括前段机体平台、中段机体平台及后段机体平台，前段机体平台和中段机体平台之间、中段机体平台和后段机体平台之间均采用万向节铰链连接；所述6条腿足包括设于前段机体平台的两条腿足、中段机体平台的两条腿足和后段机体平台的两条腿足；所述6条腿足的部分或全部腿足具有两种或两种以上的可切换结构，从而根据地形切换不同的腿足结构以实现相应运动模式；所述6条腿足中至少两条腿足还能执行挖掘、捕捞或采集动作；和/或所述6条腿足中至少两条腿足能够翻折到机体平台上部，使六足机器人切换为四足机器人。

【技术实现步骤摘要】
一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人
本专利技术涉及足式机器人领域，具体为一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人。
技术介绍
机器人按照其在地面的行走方式，可以分为三类：足式机器人、履带式机器人和轮式机器人。三类机器人由于其各自的结构特点，各有优缺点以及不同的适用场景。足式机器人具有运动性能好、地形适应能力强等特点，可以适应较多的地形，但负载能力较差。轮式机器人在平整地面上的运动速度快，但地形适应能力差。履带式机器人的地形适应能力比轮式机器人强而弱于足式机器人，运动速度慢于轮式机器人但快于足式机器人，且负载能力较强。六足机器人相较于四足机器人，其稳定性较强。而为了使六足机器人具备较强的地形适应能力，可以将多种运动方式组合起来。同时给机器人附加更多的功能，可以扩大机器人的适用场景。随着人类逐渐将目光投向海洋资源，利用机器人进行水下作业成为了机器人领域的热点。水下足式机器人是陆地足式机器人的变种，水陆两栖机器人则将两者的优点和应用场景结合起来，可增强人类利用和探索海洋资源的能力。然而水下和陆地的地形特征不同，水下地形环境也更加复杂和多样化，而目前的六足机器人的运动模式较为单一，地形适应力差，运动灵活性不足，功能少，不能满足水下挖掘、采集或捕捞等需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种足部结构可切换，足的数量可在四足和六足之间转换的六足机器人，以适应不同类型的地形，同时使机器人的部分腿足可在水下执行挖掘、捕捞或采集等工作，拓宽机器人的适用场景。此外，本专利技术还进一步改善机器人的运动灵活性。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案包括：一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人，该机器人包括机体平台和6条腿足；所述机体平台包括前段机体平台、中段机体平台及后段机体平台，前段机体平台和中段机体平台之间、中段机体平台和后段机体平台之间均采用万向节铰链连接；所述6条腿足包括设于前段机体平台的两条腿足、中段机体平台的两条腿足和后段机体平台的两条腿足；所述6条腿足的部分或全部腿足具有两种或两种以上的可切换结构，从而根据地形切换不同的腿足结构以实现相应运动模式；所述6条腿足中至少两条腿足还能执行挖掘、捕捞或采集动作；和/或所述6条腿足中至少两条腿足能够翻折到机体平台上部，使六足机器人切换为四足机器人。根据本专利技术的较佳实施例，所述前段机体平台和中段机体平台间的连接结构形成机器人的腰部关节，所述中段机体平台和后段机体平台间的连接结构形成机器人的腰部关节；所述两组腰部关节其中之一或全部能在运动时转向和调整高度。根据本专利技术的较佳实施例，所述前段机体平台和中段机体平台间采用十字轴万向节铰链连接，所述中段机体平台和后段机体平台间采用十字轴万向节铰链连接。优选地，所述前段机体平台和中段机体平台以各自的几何对称轴重合的方式采用十字轴万向节铰链连接，所述中段机体平台和后段机体平台以各自的几何对称轴重合的方式采用十字轴万向节铰链连接。根据本专利技术的较佳实施例，所述6条腿足的大腿部为相同结构，其包括依次连接的第一转动副及驱动装置、第二转动副及驱动装置、丝杠电机、丝杠、丝杠套筒和第三转动副及驱动装置；所述第一转动副及驱动装置一端与机体平台连接，第三转动副及驱动装置与一个U字形接耳连接，该U字形接耳设有一组穿孔，该穿孔供与各条腿足的小腿部连接；第一转动副及驱动装置的转轴与第二转动副及驱动装置的转轴以相互垂直的方式组装连接，第一转动副及驱动装置使大腿部能够相对机体平台前后旋转，第二转动副及驱动装置使大腿部能够相对机体平台上下旋转，所述电机、丝杠和丝杠套筒使大腿部能够伸长或缩短；第三转动副及驱动装置使各小腿部改变其相对丝杠或丝杠套筒的夹角。根据本专利技术的较佳实施例，连接在前段机体平台上的两条腿足与连接在后段机体平台上的两条腿足的小腿部为相同结构，其包括第四转动副及驱动装置、腿柱、第五转动副及驱动装置和多足形切换装置；所述腿柱的上端连接所述第四转动副及驱动装置，所述多足形切换装置通过第五转动副及驱动装置结合在所述腿柱下方“冂”字形缺口内；所述多足形切换装置至少包括一个平底足端、一个尖足端和一个滚轮及其驱动端；所述第五转动副及驱动装置能够驱动该多足形切换装置在该“冂”字形缺口内翻转切换，以不同的端接触地面；所述第四转动副及驱动装置与所述大腿部的U字形接耳轴接。根据本专利技术的较佳实施例，连接在中段机体平台上的两条腿足的小腿部包括依次连接的第六转动副及驱动装置、臂杆和挖掘组件；所述第六转动副及驱动装置与所述大腿部的U字形接耳轴接；所述挖掘组件包括两块安装板片，其结合于臂杆下端，所述两个安装板片之间设有一对夹块，所述夹块的一端通过驱动及固定装置活动组合到所述安装板片上，所述夹块的另一端为自由端，所述驱动及固定装置能够驱动该对夹块的自由端相互远离或靠近，使该对夹块执行展开和夹持的功能。根据本专利技术的较佳实施例，所述前段机体平台的端面或后段机体平台的端面设有至少一个端部推进器。所述端部推进器的数量为2个，在所述前段机体平台的端面或后段机体平台的端面对称设置。此外，端部推进器的数量不限于2个，可为4，6、8个等偶数个均可，只要能满足对称设置即可。根据本专利技术的较佳实施例，所述机体平台的底面上安装有至少一个底部推进器。优选地，所述底部推进器的数量为四个，在前段机体平台底面和后段机体平台底面各设置两个；当所述前段、中段、后段机体平台保持在一个平面上时，所述四个底部推进器在所述机体平台底面为均匀分布。此外，底部推进器的数量不限于四个，可为6、8个等偶数个均可。底部推进器可以用于机器人在水下实现升降运动以及调整机器人的姿态，端部推进器用于为机器人在水下前进/后退过程中提供前进/后退方向的辅助动力。优选地，各推进器均可以独立工作。本专利技术的技术效果在于：(1)本专利技术的水陆两栖六足带腰多功能机器人，包括三个万向节铰链连接的前段机体平台、中段机体平台、后段机体平台；三段机体平台之间的铰链连接结构可在运动时辅助转向和调整高度，使机器人能够稳定地爬坡或作出跨台阶等动作，大大增加该六足机器人的运动灵活性。此外，借助三段机体平台之间的万向节铰链连接结构，可使两段机体平台间相对铺展或收折，从而使机器人整体的宽度变窄以便于通过狭窄通道。(2)本专利技术的水陆两栖六足带腰多功能机器人，其部分腿足设有多足形切换装置，可以根据实际的地形切换不同的腿足结构以实现相应运动模式，如平底足、尖足或滚轮等，分别能够适应不同类型的地形，增强机器人的地形适应能力，增加该机器人的适用范围。(3)本专利技术的水陆两栖六足带腰多功能机器人，所述6条腿足中至少两条腿足还能执行挖掘、捕捞或采集动作，可应用到水下捕捞、采集、打捞、探测等场景，能极大地丰富当下水下机器人的形式，有效地增强人类利用海洋资源、探索海洋的能力。(4)本专利技术的水陆两栖六足带腰多功能机器人，所述6条腿足中至少两条腿足能翻折到机体平台上部，使六足机器人切换为四足机器人，大大增加该六足机器人的运动灵活性和适应的地形。(5)本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人，其特征在于，该机器人包括机体平台和6条腿足；所述机体平台包括前段机体平台、中段机体平台及后段机体平台，前段机体平台和中段机体平台之间、中段机体平台和后段机体平台之间均采用万向节铰链连接；所述6条腿足包括设于前段机体平台的两条腿足、中段机体平台的两条腿足和后段机体平台的两条腿足；所述6条腿足的部分或全部腿足具有两种或两种以上的可切换结构，从而根据地形切换不同的腿足结构以实现相应运动模式；所述6条腿足中至少两条腿足还能执行挖掘、捕捞或采集动作；和/或/n所述6条腿足中至少两条腿足能够翻折到机体平台上部，使六足机器人切换为四足机器人。/n

【技术特征摘要】
1.一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人，其特征在于，该机器人包括机体平台和6条腿足；所述机体平台包括前段机体平台、中段机体平台及后段机体平台，前段机体平台和中段机体平台之间、中段机体平台和后段机体平台之间均采用万向节铰链连接；所述6条腿足包括设于前段机体平台的两条腿足、中段机体平台的两条腿足和后段机体平台的两条腿足；所述6条腿足的部分或全部腿足具有两种或两种以上的可切换结构，从而根据地形切换不同的腿足结构以实现相应运动模式；所述6条腿足中至少两条腿足还能执行挖掘、捕捞或采集动作；和/或
所述6条腿足中至少两条腿足能够翻折到机体平台上部，使六足机器人切换为四足机器人。


2.根据权利要求1所述的一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人，其特征在于，所述前段机体平台和中段机体平台间的连接结构形成机器人的腰部关节，所述中段机体平台和后段机体平台间的连接结构形成机器人的腰部关节；所述两组腰部关节其中之一或全部能在运动时转向和调整高度。


3.根据权利要求2所述的一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人，其特征在于，所述前段机体平台和中段机体平台间采用十字轴万向节铰链连接，所述中段机体平台和后段机体平台间采用十字轴万向节铰链连接。


4.根据权利要求1所述的一种多地形适应的水陆两栖六足带腰多功能机器人，其特征在于，所述6条腿足的大腿部为相同结构，其包括依次连接的第一转动副及驱动装置、第二转动副及驱动装置、丝杠电机、丝杠、丝杠套筒和第三转动副及驱动装置；所述第一转动副及驱动装置一端与机体平台连接，第三转动副及驱动装置与一个U字形接耳连接，该U字形接耳设有一组穿孔，该穿孔供与各条腿足的小腿部连接；
第一转动副及驱动装置的转轴与第二转动副及驱动装置的转轴以相互垂直的方式组装连接，第一转动副及驱动装置使大腿部能够相对机体平台前后旋转，第二转动副及驱动装置使大腿部能够相对机体平台上下旋转，所述电机、丝杠和丝杠套筒使大腿部能够伸长或缩短；第三转动副及驱动装置使各小腿部改变其相对丝杠或丝杠套筒的夹角。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚云龙，李鸿博，马广英，刘思民，张玉妍，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37