一种变半径回转轮腿结构及仿生机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种变半径回转轮腿结构及仿生机器人，该变半径回转轮腿结构包括安装板、动力部件、离合部件、主动部件、翻转部件和转动轮部件，主动部件包括主动轴和主动齿轮，离合部件包括离合器、第一离合齿轮和第二离合齿轮，翻转部件包括翻转齿轮、连接法兰和翻转支架，翻转齿轮套设在主动轴外，翻转齿轮在离合器通电时能够与第一离合齿轮啮合，翻转齿轮通过连接法兰与翻转支架进行连接，转动轮部件包括转动轴和连接在转动轴纵向两侧的转动轮。本方案既能满足在平缓的地形上有较高的移动速度，同时又能在复杂地形上具有较高越障能力需求。能力需求。能力需求。

【技术实现步骤摘要】
一种变半径回转轮腿结构及仿生机器人


[0001]本技术涉及仿生机械
，具体涉及一种变半径回转轮腿结构及仿生机器人。

技术介绍

[0002]仿生机器人技术涵盖了多学科领域，其应用广泛且需求日益增加。人们在执行有很多危险任务的场合，往往无法安全到达和顺利完成，例如野外探测、军事侦查、星球探索、具有生化污染的实验场地等。仿生机器人利用自身灵活性强、适应性高的特点，能够较好地运动到人类无法安全到达的危险环境，进行探测等相关工作任务。
[0003]目前，大部分仿生机器人只适合在运动空间较大，障碍较少的环境下工作。在仿生机器人中，一个重要的分支就是仿生机械蝎，它依靠自身多步态，高冗余的特点，可适应复杂环境，并执行复杂任务，但随着仿生机械蝎的任务不断趋于复杂化，对其功能性也提出了更高的要求。
[0004]现有的仿生机器人环境适应能力较强，但是其腿部的移动方式往往比较单一，无法同时满足既能在平缓的地形上具有较高的移动速度，同时又能在复杂地形上具有较高越障能力的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本技术要解决的技术问题是：如何提供一种既能满足在平缓的地形上有较高的移动速度，同时又能在复杂地形上具有较高越障能力需求的变半径回转轮腿结构及仿生机器人。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0007]一种变半径回转轮腿结构，所述变半径回转轮腿结构包括安装板、动力部件、离合部件、主动部件、翻转部件和转动轮部件，所述动力部件和所述离合部件设于所述安装板，所述主动部件包括主动轴和主动齿轮，所述主动轴与所述动力部件的动力输出端连接，所述主动齿轮套设在所述主动轴上并跟随所述主动轴同步转动，所述离合部件包括离合器、第一离合齿轮和第二离合齿轮，所述第二离合齿轮与所述主动齿轮啮合，所述翻转部件包括翻转齿轮、连接法兰和翻转支架，所述翻转齿轮套设在所述主动轴外，且所述翻转齿轮和内径和所述主动轴的外径之间具有间隙，所述翻转齿轮在所述离合器通电时能够与所述第一离合齿轮啮合，且所述翻转齿轮在所述离合器断电时与所述第一离合齿轮分离，所述翻转齿轮通过所述连接法兰与所述翻转支架进行连接，以使得所述翻转齿轮与所述第一离合齿轮啮合绕所述主动轴转动时能够通过所述连接法兰带动所述翻转支架绕所述主动轴周向转动，所述转动轮部件包括转动轴和连接在所述转动轴纵向两侧的转动轮，所述主动轴与所述转动轴通过皮带部件连接，以通过所述皮带部件带动所述转动轮绕自身轴线滚动以实现轮式移动模式，所述翻转支架的下端活动套设在两个所述转动轮之间的所述转动轴上，以使得所述翻转支架绕所述主动轴周向转动时能够同步带动所述转动轮同步绕所述主
动轴周向转动以实现腿式移动模式。
[0008]本技术的工作原理是：本方案的变半径回转轮腿结构具有两种移动模式：腿式移动模式和轮式移动模式。在较为平缓的地面上行驶时为轮式移动模式，此时，离合器断电，第一离合齿轮与翻转齿轮分离，动力部件带动主动轴转动，主动轴再通过皮带部件带动转动轴转动，转动轴再带动转动轮绕其自身轴线滚动，此时转动轮在地面滚动实现轮式移动模式，满足平缓地面上较高的移动速度；而在复杂地形或跨越障碍时，离合器通电，第一离合齿轮和翻转齿轮啮合，一方面动力部件通过主动轴、皮带部件、转动轴带动转动轮转动，另一方面动力部件的动力通过主动齿轮传递给第二离合齿轮，第二离合齿轮进一步传递给第一离合齿轮，第一离合齿轮再传递给翻转齿轮，翻转齿轮绕主动轴转动并通过连接法兰带动翻转支架同步绕主动轴转动，翻转支架转动的同时也通知转动轴带动转动轮绕主动轴转动，从而使得转动轮部件整体向上转动以实现腿式移动模式下跨越大的障碍物的目的，腿式移动模式可以跨越较大的障碍物，此时再配合转动轮的滚动即可实现轻松跨越障碍物的情况。
[0009]因此，本方案的变半径回转轮腿结构既能满足在平缓的地形上有较高的移动速度，同时又能在复杂地形上具有较高越障能力需求，从而极大的适应复杂环境下的使用需求。
[0010]优选的，所述翻转支架包括竖向设置的腿杆，所述腿杆上竖向滑动连接有壳体，所述壳体与所述连接法兰固定，在所述腿杆靠近所述转动轮的一端还设有轮轴箱，所述转动轴活动穿过所述轮轴箱，在所述壳体和所述轮轴箱之间的所述腿杆上套设有第一弹性件。
[0011]这样，在轮式移动模式时，转动轮与地面接触，受到仿生机器人重力的作用，第一弹性件处于压缩状态，而当腿式移动模式时，转动轮离开地面转动，此时第一弹性件不再受到仿生机器人重力的作用，第一弹性件复位，此时转动轮与主动轴之间的距离增大，即转动轮周向转动的半径变大，实现变半径回转功能，由此可以达到跨越更大障碍的效果；同时在轮式移动模式时，当遇到较小障碍时，转动轮部件可以通过腿杆
‑
第一弹性件实现减震的效果。
[0012]优选的，所述皮带部件包括主动同步带轮、从动同步带轮和传动皮带，所述主动同步带轮套设在所述主动轴上，所述从动同步带轮套设在所述转动轴上，所述传动皮带依次套设在所述主动同步带轮和所述从动同步带轮上。
[0013]这样，主动轴转动时带动主动同步带轮转动，主动同步带轮转动时带动传动皮带转动，传动皮带转动时带动从动同步带轮转动，从动同步带轮转动时带动转动轴转动，转动轴转动再进一步带动转动轮转动。
[0014]优选的，所述皮带部件还包括两个平行四边形支架，两个所述平行四边形支架沿纵向设置，且每个所述平行四边形支架均包括第一支架、第二支架、第三支架和第四支架，且两个所述第一支架的一端分别通过轴承套设在所述主动同步带轮两端的所述主动轴上，两个所述第一支架的另一端均与对应所述平行四边形支架中的所述第二支架转动连接，且两个所述第一支架和两个所述第二支架的对应端通过第一连接件连接，两个所述第二支架远离其连接所述第一支架的一端分别通过轴承套设在所述从动同步带轮两端的所述转动轴上；
[0015]两个所述第三支架的一端分别通过轴承套设在所述主动同步带轮两端的所述主
动轴上，两个所述第三支架的另一端均与对应所述平行四边形支架中的所述第四支架转动连接，且两个所述第三支架和两个所述第四支架的对应端通过第二连接件连接，两个所述第四支架远离其连接所述第三支架的一端分别通过轴承套设在所述从动同步带轮两端的所述转动轴上；
[0016]在两个所述平行四边形支架之间的所述第一连接件上套设有第一滚动轴承，所述第一滚动轴承的外圈套设有第一张紧轮，在两个所述平行四边形支架之间的第二连接件上套设有第二滚动轴承，所述第二滚动轴承的外圈套设有第二张紧轮，所述传动皮带依次套设在所述主动同步带轮、所述第一张紧轮、所述从动同步带轮和所述第二张紧轮上。
[0017]这样，两个平行四边形支架配合第一张紧轮和第二张紧轮，利用平行四边形周长不变的特点，可以使得在变半径回转时，传动皮带始终处于张紧状态，从而保证传动效率。
[0018]优选的，在所述腿杆上远离所述轮轴箱的一端还设有腿帽，所述腿帽在所述第一弹性件复位时能够与所述壳体相抵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变半径回转轮腿结构，其特征在于，所述变半径回转轮腿结构包括安装板、动力部件、离合部件、主动部件、翻转部件和转动轮部件，所述动力部件和所述离合部件设于所述安装板上，所述主动部件包括主动轴和主动齿轮，所述主动轴与所述动力部件的动力输出端连接，所述主动齿轮套设在所述主动轴上并跟随所述主动轴同步转动，所述离合部件包括离合器、第一离合齿轮和第二离合齿轮，所述第二离合齿轮与所述主动齿轮啮合，所述翻转部件包括翻转齿轮、连接法兰和翻转支架，所述翻转齿轮套设在所述主动轴外，且所述翻转齿轮和内径和所述主动轴的外径之间具有间隙，所述翻转齿轮在所述离合器通电时能够与所述第一离合齿轮啮合，且所述翻转齿轮在所述离合器断电时与所述第一离合齿轮分离，所述翻转齿轮通过所述连接法兰与所述翻转支架进行连接，以使得所述翻转齿轮与所述第一离合齿轮啮合绕所述主动轴转动时能够通过所述连接法兰带动所述翻转支架绕所述主动轴周向转动，所述转动轮部件包括转动轴和连接在所述转动轴纵向两侧的转动轮，所述主动轴与所述转动轴通过皮带部件连接，以通过所述皮带部件带动所述转动轮绕自身轴线滚动以实现轮式移动模式，所述翻转支架的下端活动套设在两个所述转动轮之间的所述转动轴上，以使得所述翻转支架绕所述主动轴周向转动时能够同步带动所述转动轮同步绕所述主动轴周向转动以实现腿式移动模式。2.根据权利要求1所述的变半径回转轮腿结构，其特征在于，所述翻转支架包括竖向设置的腿杆，所述腿杆上竖向滑动连接有壳体，所述壳体与所述连接法兰固定，在所述腿杆靠近所述转动轮的一端还设有轮轴箱，所述转动轴活动穿过所述轮轴箱，在所述壳体和所述轮轴箱之间的所述腿杆上套设有第一弹性件。3.根据权利要求1所述的变半径回转轮腿结构，其特征在于，所述皮带部件包括主动同步带轮、从动同步带轮和传动皮带，所述主动同步带轮套设在所述主动轴上，所述从动同步带轮套设在所述转动轴上，所述传动皮带依次套设在所述主动同步带轮和所述从动同步带轮上。4.根据权利要求3所述的变半径回转轮腿结构，其特征在于，所述皮带部件还包括两个平行四边形支架，两个所述平行四边形支架沿纵向设置，且每个所述平行四边形支架均包括第一支架、第二支架、第三支架和第四支架，且两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：田震，范垚心，龙城，王越，李亚琛，李南兰，徐子奥，党明秀，陶一铭，张灏译，梅效铭，王御鹏，景雪浩，黄金玮，
申请(专利权)人：重庆市南开两江中学校，
类型：新型
国别省市：