六腿滚动式移动机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及移动机器人领域，特别是一种六腿滚动式移动机器人。包括机架，还包括对称设置在机架两侧的三轮幅轮腿，机架包括底板和分别与底板的两侧固定连接的侧板，两侧板的外侧分别设有三轮辐轮腿，侧板的顶部通过轮轴与三轮幅轮腿连接，轮轴与驱动电机的输出轴连接，姿态控制机构固定设置在底板上，惯性轮设置在姿态控制机构的上方，且惯性轮的转轴位于机器人的中心平面。其结构简单，制造成本低，不仅可以实现机器人的高速前进，而且大大提高了机器人的越障性能，运动稳定性好。运动稳定性好。运动稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
六腿滚动式移动机器人


[0001]本技术涉及移动机器人领域，特别是一种六腿滚动式移动机器人。

技术介绍

[0002]随着智慧农业领域中机器人的普及应用，机器人越障能力和地形适应性的提升己经成为迫切要解决的问题。目前常见的移动机器人分为四类：轮式、履带式、腿式以及复合式。
[0003]其中，轮式机器人、履带式机器人、腿式机器人存在越障碍能力差、能量消耗大、灵活性不高、结构复杂，不易设计等大小不一的问题，易受到地形约束不能满足人们的要求。
[0004]轮腿独立式与轮腿结合式机器人几乎都没有突破轮腿机器人轮和腿简单组合的思维局限性，它们在轮和腿的结构上是独立的，并没有融合在一起，只是在不同需要的情况下实现轮和腿的切换，导致机器人的机械结构更加冗余繁琐。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种六腿滚动式移动机器人，其结构简单，制造成本低，不仅可以实现机器人的高速前进，而且大大提高了机器人的越障性能，运动稳定性好。
[0006]本技术的技术方案是：一种六腿滚动式移动机器人，包括机架，其中，还包括对称设置在机架两侧的三轮幅轮腿，机架包括底板和分别与底板的两侧固定连接的侧板，两侧板的外侧分别设有三轮辐轮腿，侧板的顶部通过轮轴与三轮幅轮腿连接，轮轴与驱动电机的输出轴连接，姿态控制机构固定设置在底板上，惯性轮设置在姿态控制机构的上方，且惯性轮的转轴位于机器人的中心平面；
[0007]所述三轮幅轮腿包括髋关节支架和围绕髋关节支架的周向均匀间隔设置的三个弹性支腿，相邻两弹性支腿之间的夹角均为120
°
，髋关节支架的中部与轮轴的端部固定连接，轮轴的两端分别固定有三轮幅轮腿，弹性支腿的一端与髋关节支架固定连接，弹性支腿的另一端设有足端；
[0008]两侧的三轮幅轮腿上的弹性支腿同轴交错设置在机身的两侧，六条弹性支腿将运动圆周均分成了六分，两三轮幅轮腿上的弹性支腿之间的夹角互为60
°
；
[0009]所述弹性支腿包括固定腿、弹簧和滑动腿，固定腿的一端与髋关节支架固定连接，固定腿的另一端与滑动腿的一端滑动连接，滑动腿的另一端固定连接有足端，足端和髋关节支架之间连接有弹簧，弹簧缠绕在固定腿和滑动腿的外侧。
[0010]本技术中，所述髋关节支架的中部朝向机架的一侧固定有连接筒，连接筒与轮轴的端部固定连接，实现三轮幅轮腿与轮轴的固定连接，连接筒和髋关节支架的固定连接处设有数个支撑梁。
[0011]所述轮轴与驱动电机的输出轴之间可以呈一体式结构。
[0012]所述驱动电机也可以设置在轮轴的上方，且驱动电机的输出轴与轮轴之间通过齿
轮传动机构连接，齿轮传动机构包括相互啮合的小齿轮和大齿轮，小齿轮与驱动电机的输出轴固定连接，大齿轮与轮轴固定连接，通过齿轮传动机构，实现驱动电机输出轴和轮轴之间的减速传动，驱动电机通过电机支架与底板连接。
[0013]所述姿态控制机构包括使机器人的重心位于轮轴下方的配重、实现对机器人具体动作任务控制的嵌入式控制板、驱动惯性轮转动的惯性轮驱动电机、实时测量机器人倾角信息的陀螺仪和加速度传感器、以及实时反馈电机位置的编码器。
[0014]所述嵌入式控制板采用型号为stm32f103的控制芯片。
[0015]沿髋关节支架的环形外侧均匀间隔设置数个弹性支腿连接筒，固定腿的端部固定插入弹性支腿连接筒内，实现固定腿与髋关节支架之间的固定连接；
[0016]所述固定腿的中心设有孔，滑动腿滑动设置在固定腿内的孔内，实现固定腿和滑动腿之间的滑动连接，滑动腿的一端插入固定腿内。
[0017]本技术的有益效果是：
[0018](1)简化了轮腿式移动机器人的机械结构，其综合了轮式和腿式机器人的优点，通过旋转其六条腿以模仿轮式移动从而实现在不同地面上奔跑；
[0019](2)运动过程中，足端与地面的不连续接触使得机器人越障性得到了显著提升，多轮腿结构在提高了运动速度的同时，增多了单个运动周期内支撑腿与地面的接触时间，提高了运动稳定性；
[0020](3)该机器人的移动机构自由度少，使用一个驱动电机带动多条弹性腿运动，结构简单，在实际机器人的生产制造过程中减少了生产成本和生产步骤；
[0021](4)弹性腿包括两个可以发生相对移动的固定腿和滑动腿、以及弹簧，在运动过程中，弹簧被压缩形变的过程中可以吸收并储存部分运动横梁，减小了消耗，同时实现了机器人的持续运动，使机器人具有较强的灵活性，不仅可以实现机器人的高速前进，还可以克服复杂的农业地形，提高了机器人的越障性能；
[0022](5)通过惯性轮的转动抵消机器人倾斜过程中产生的反扭力，维持机器人的重心稳定，保持机器人的姿态平衡。
附图说明
[0023]图1是实施例1中本技术的立体结构示意图；
[0024]图2是实施例1中本技术的主视结构示意图；
[0025]图3是三轮幅轮腿的结构示意图；
[0026]图4是实施例2中本技术的主视结构示意图。
[0027]图中：1三轮幅轮腿；2三轮辐轮腿；3驱动电机；4姿态控制机构；5侧板；6髋关节支架；7弹性支腿；701固定腿；702弹簧；703滑动腿；8足端；9支撑梁；10连接筒；11惯性轮；12底板；13轮轴；14弹性支腿连接筒；15齿轮传动架；16电机支架。
具体实施方式
[0028]为了使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。
[0029]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够
以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广。因此本技术不受下面公开的具体实施方式的限制。
[0030]实施例1
[0031]如图1至图3所示，本技术所述的六腿滚动式移动机器人包括机架和对称设置在机架两侧的三轮幅轮腿，分别为三轮幅轮腿Ⅰ1和三轮幅轮腿Ⅱ2。机架包括底板12和分别与底板12的两侧固定连接的侧板5，两侧板5的外侧分别设有三轮辐轮腿。侧板5的底部与底板12固定连接，侧板5的顶部通过轮轴13与三轮幅轮腿连接。姿态控制机构4固定设置在底板12上，惯性轮11设置在姿态控制机构4的上方，且惯性轮的转轴位于机器人的中心平面，在姿态控制机构4的驱动作用下，实现了惯性轮11的转动。通过状态控制机构4实现了机器人的姿态检测和控制。姿态控制机构4包括配重、嵌入式控制板、惯性轮驱动电机、陀螺仪、加速度传感器和编码器，利用嵌入式控制板实现对机器人具体动作任务的控制，本实施例中的嵌入式控制板采用型号为stm32f103的控制芯片。通过惯性轮驱动电机带动惯性轮11转动，使惯性轮11加速或减速转动，从而实现整个机器人具体角度位置的改变，本实施例中的惯性轮驱动电机采用PWM脉宽调制驱动电机。利用陀螺仪和加速度传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六腿滚动式移动机器人，包括机架，其特征在于，还包括对称设置在机架两侧的三轮幅轮腿，机架包括底板(12)和分别与底板(12)的两侧固定连接的侧板(5)，两侧板(5)的外侧分别设有三轮辐轮腿，侧板(5)的顶部通过轮轴(13)与三轮幅轮腿连接，轮轴(13)与驱动电机(3)的输出轴连接，姿态控制机构(4)固定设置在底板(12)上，惯性轮(11)设置在姿态控制机构(4)的上方，且惯性轮的转轴位于机器人的中心平面；所述三轮幅轮腿包括髋关节支架(6)和围绕髋关节支架的周向均匀间隔设置的三个弹性支腿(7)，相邻两弹性支腿之间的夹角均为120
°
，髋关节支架(6)的中部与轮轴(13)的端部固定连接，轮轴(13)的两端分别固定有三轮幅轮腿，弹性支腿(7)的一端与髋关节支架(6)固定连接，弹性支腿(7)的另一端设有足端(8)；两侧的三轮幅轮腿上的弹性支腿同轴交错设置在机身的两侧，六条弹性支腿将运动圆周均分成了六分，两三轮幅轮腿上的弹性支腿之间的夹角互为60
°
；所述弹性支腿(7)包括固定腿(701)、弹簧(702)和滑动腿(703)，固定腿(701)的一端与髋关节支架(6)固定连接，固定腿(701)的另一端与滑动腿(703)的一端滑动连接，滑动腿(703)的另一端固定连接有足端(8)，足端(8)和髋关节支架(6)之间连接有弹簧(702)，弹簧(702)缠绕在固定腿(701)和滑动腿(703)的外侧。2.根据权利要求1所述的六腿滚动式移动机器人，其特征在于，所述髋关节支架(6)的中部朝向机架的一侧固定有连接筒(10)，连接筒(10)与轮轴(13)的端部固定连接，实现三轮幅轮腿与轮轴(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怡琳，仵爽，罗文浩，魏浩然，陈庭赟，刘太联，魏国全，孙昌瑞，刘贵英，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：新型
国别省市：