一种地面接触特性可变的轮腿机构制造技术

本公开发明专利技术属于机器人技术领域，具体为一种地面接触特性可变的轮腿机构；包括第一大腿、第二大腿、第一小腿、第二小腿以及车轮，所述第二小腿的下端设有两组刹车组件；所述车轮由十二个的拼块拼接而成，车轮的十二个拼块的外侧均包裹有不同刚度特性的接触壳，所述车轮轮轴的一端固定安装有绝对编码器。本发明专利技术的车轮采用十二个拼块拼接而成，且在每个拼块的外部材料的刚度特性各不相同，使得该轮腿机构在作为足端进行行走时，控制腿的侧摆角度或者在拼接轮和地面接触时控制腿前后运动，可以改变拼接轮和地面的接触位置，从而改变足地接触特性；从而能够根据不同地形的地面来选择车轮外侧包裹的不同刚度特性的接触壳与地面进行接触。触。触。

【技术实现步骤摘要】
一种地面接触特性可变的轮腿机构


[0001]本专利技术属于机器人
，具体为一种地面接触特性可变的轮腿机构。

技术介绍

[0002]腿式机器人运动灵活，地形适应能力强，在巡检、搜救等地面任务中有很广阔的应用前景。腿式机器人运动过程中足端会与地面不断撞击，减少撞击的力有利于提高腿式机器人运动的稳定性。现有的减小撞击力的方法主要有三种，一种是增加腿部关节弹性，一种是采用弹性材料作为足端的材质，另一种是在足端和小腿之间增加弹性的踝关节。目前，这三种方法都可以达到减小冲击力的目的，但是由于足地接触特性不可调节，这样的设计往往只适用于特定条件的地形，对于其他的地形则可能不会起到很好的效果，甚至是降低腿式机器人运动的稳定性。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种地面接触特性可变的轮腿机构，以解决现有技术的不足。
[0004]本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种地面接触特性可变的轮腿机构，包括第一大腿、第二大腿、第一小腿、第二小腿以及车轮，所述第一大腿和第二大腿铰接，形成第一俯仰膝关节，所述第二大腿的下端部和第一小腿的上端部铰接，形成第二俯仰膝关节，所述第一小腿的下端部固定连接有连接块，所述连接块的下端部滑动连接有第二小腿，所述第二小腿的下端部与车轮的轮轴固定连接；
[0006]所述第二小腿包括两根支撑竖杆和一根连接横杆，所述两根支撑竖杆通过连接横杆固定连接，所述第二小腿的下端设有两组刹车组件；
[0007]所述车轮由十二个的拼块拼接而成，车轮的十二个拼块的外侧均包裹有不同刚度特性的接触壳，所述车轮轮轴的一端固定安装有绝对编码器。
[0008]进一步地，所述刹车组件包括电机、齿轮、齿条、第一限位块、第二限位块以及刹车垫；所述电机为两个，所述电机均安装在连接横杆的下端部，所述电机为两个，所述电机均安装在连接横杆的下端部。
[0009]进一步地，所述绝对编码器与电机通过信号变换与单片机建立通信连接；所述单片机安装在电机的侧端。
[0010]进一步地，两根所述支撑竖杆的侧端均设有第一通孔，两个所述第一通孔处于同一水平位置，所述电机的转轴穿过第一通孔并固定连接有齿轮。
[0011]进一步地，所述齿轮的侧端啮合连接有齿条，所述齿条的下端部固定连接有第一限位块。
[0012]进一步地，所述支撑竖杆侧端面的外侧设有第二限位块，所述第二限位块与支撑竖杆之间通过弹簧连接，所述支撑竖杆的侧端靠近第二限位块的位置设有第二通孔，所述
第二限位块侧端靠近支撑竖杆的一端设有凸起柱，所述凸起柱穿过第二通孔，所述凸起柱远离第二限位块的一端固定安装有刹车垫。
[0013]进一步地，所述第一限位块和第二限位块大小相等，且第一限位块和第二限位块均呈三棱柱形状；初始位置时，所述第一限位块和第二限位块未贴合在一起，当第一限位块向下运动时，所述第二限位块朝向车轮的方向运动。
[0014]进一步地，所述第一限位块的下端部开设有凹口，所述第二限位块的侧端面固定连接阻动块，当第一限位块和第二限位块完全接触时，所述阻动块刚好置于凹口内。
[0015]进一步地，所述支撑竖杆的侧端设有滑槽，所述连接块与第二小腿滑动连接，所述连接块与第二小腿之间固定安装有缓冲弹簧。
[0016]进一步地，所述缓冲弹簧的上端部与连接块的下端部固定连接，所述缓冲弹簧的下端部与连接横杆的上端部固定连接。
[0017]关于上述技术方案中涉及的名词、连接词或者形容词部分解释如下：
[0018]铰接：铰接，指用铰链连接。常用在机器、车辆、门窗、器物的两个部分的装置或零件的连接，通过铰接连接的两个装置之间是不可以分离的，但它们具有有条件的相对运动。
[0019]固定连接：彼此连接的两个零部件之间不能做相对运动的连接方式称为固定连接。
[0020]齿轮、齿条：齿轮齿条工作原理是将齿轮的回转运动转变为齿条的往复直线运动，或将齿条的往复直线运动转变为齿轮的回转运动。
[0021]本公开专利技术的有益效果：
[0022]1、本专利技术在第二小腿处设置电机、齿轮、齿条、第一限位块、第二限位块以及刹车垫，当控制电机通过刹车组件使车轮固定后，使得原本滚动的车轮能够实现足式进行行走，从而实现了轮腿结构从轮式滚动模式转变为足式行走模式，使得以该轮腿结构作为足部的机器人同时具备轮式机器人的滚动功能和足式机器人的行走功能。
[0023]2、本专利技术的车轮采用十二个拼块拼接而成，且在每个拼块的外部材料的刚度特性各不相同，使得该轮腿机构在作为足端进行行走时，控制腿的侧摆角度或者在拼接轮和地面接触时控制腿前后运动，可以改变拼接轮和地面的接触位置，从而改变足地接触特性；从而能够根据不同地形的地面来选择车轮的材质与地面进行接触。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本公开实施例的整体结构示意图；
[0026]图2是本公开实施例的正视图；
[0027]图3是本公开实施例的第二小腿的结构示意图一；
[0028]图4是本公开实施例的第二小腿的结构示意图二；
[0029]图5是本公开实施例的第二小腿的结构示意图三；
[0030]图6是本公开实施例的车轮的结构示意图；
[0031]图7为本公开实施例中第一俯仰膝关节和第一俯仰膝关节运动示意图；
[0032]图8为本公开实施例中横滚髋关节运动示意图。
[0033]图中标记为：1、第一大腿；2、第二大腿；3、第一小腿；4、第二小腿；5、车轮；7、连接块；8、轮轴；9、支撑竖杆；10、连接横杆；11、拼块；12、绝对编码器；13、电机；14、齿轮；15、齿条；101、第一限位块；102、第二限位块；201、第一通孔；202、第二通孔；16、凸起柱；17、刹车垫；18、凹口；19、阻动块；20、滑槽；21、缓冲弹簧；22、接触壳；23、弹簧；24、转轴；25、单片机；301、第一俯仰膝关节；302、第一俯仰膝关节。
具体实施方式
[0034]下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
[0035]如图1、图7所示，一种地面接触特性可变的轮腿机构，包括第一大腿1、第二大腿2、第一小腿3、第二小腿4以及车轮5，在一些具体实施例中，所述第一大腿1的上端部与机器人本体的连接处铰接，并形成横滚髋关节，可以实现轮腿机构的侧摆；所述第一大腿1和第二大腿2铰接，形成第一俯仰膝关节301；所述第二大腿2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地面接触特性可变的轮腿机构，其特征在于，包括第一大腿(1)、第二大腿(2)、第一小腿(3)、第二小腿(4)以及车轮(5)，所述第一大腿(1)和第二大腿(2)铰接，形成第一俯仰膝关节(301)，所述第二大腿(2)的下端部和第一小腿(3)的上端部铰接，形成第二俯仰膝关节(302)，所述第一小腿(3)的下端部固定连接有连接块(7)，所述连接块(7)的下端部滑动连接有第二小腿(4)，所述第二小腿(4)的下端部与车轮(5)的轮轴(8)固定连接；所述第二小腿(4)包括两根支撑竖杆(9)和一根连接横杆(10)，所述两根支撑竖杆(9)通过连接横杆(10)固定连接，所述第二小腿(4)的下端设有两组刹车组件；所述车轮(5)由十二个的拼块(11)拼接而成，车轮(5)的十二个拼块(11)的外侧均包裹有不同刚度特性的接触壳(22)，所述车轮(5)轮轴(8)的一端固定安装有绝对编码器(12)。2.根据权利要求1所述的一种地面接触特性可变的轮腿机构，其特征在于，所述刹车组件包括电机(13)、齿轮(14)、齿条(15)、第一限位块(101)、第二限位块(102)以及刹车垫(17)；所述电机(13)为两个，所述电机(13)均安装在连接横杆(10)的下端部。3.根据权利要求2所述的一种地面接触特性可变的轮腿机构，其特征在于，所述绝对编码器(12)与电机(13)通过信号变换与单片机(25)建立通信连接；所述单片机(25)安装在电机(13)的侧端。4.根据权利要求2所述的一种地面接触特性可变的轮腿机构，其特征在于，两根所述支撑竖杆(9)的侧端均设有第一通孔(201)，两个所述第一通孔(201)处于同一水平位置，所述电机(13)的转轴(24)穿过第一通孔(201)并固定连接有齿轮(14)。5.根据权利要求2所述的一种地面接触特性可变的轮腿机构，其特征在于，所述齿轮(14)的侧端啮...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁冠搏，韦中，张继文，李雨亭，刘佳，严颖，杨扬，化成城，陈大鹏，孙慧玉，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：