一种能够实现双臂拼接的轮足机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，包括：机身、两个对称安装于机身两侧的腿部、两个对称安装于机身前端的机械臂及安装在机械臂上的拼接结构；每个机械臂均包括大臂部和小臂部；大臂部的一端铰接于机身的前端，大臂部的另一端与小臂部的顶端铰接；拼接结构包括：吸附铁、电磁铁和电子开关；两个吸附铁分别位于两个机械臂的大臂部和小臂部的铰接处，两个电磁铁和电子开关均安装在机身尾部；电子开关用于控制电磁铁的通断；当小臂部配合大臂部摆动到指定位置时，吸附铁可与其它机器人的机身尾部的电磁铁相吸，从而首尾拼接成多体机器人。本发明专利技术能够实现同款轮足机器人的自由拼接，增强了轮足机器人的环境适应能力与整体负载能力。与整体负载能力。与整体负载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种能够实现双臂拼接的轮足机器人


[0001]本专利技术属于机器人
，具体涉及一种能够实现双臂拼接的轮足机器人。

技术介绍

[0002]如何既保持非结构化地形下的越障能力，又不牺牲结构化地形下的通过速度是机器人的发展方向之一。轮式机器人技术成熟、可靠性高、能耗也较低，在结构化地形下具备可高速通过和低能耗的特性，但越障能力较差，无法适应非结构化的应用场景。虽然先进的足式机器人能够在复杂环境中灵活运动，但是这类机器人在常规地形的能源利用率和平均速度均远低于轮式机器人，具有显著的缺陷。轮足机器人结合了足式机器人越障能力强和轮式机器人运动效率高的优点，可以在危险或繁重的工作中更好地协助人类，同时也能作为一款出色的智能无人设备走进人们的生活。
[0003]受制于目前的硬件设备，为了减少能耗以及自重，机器人的关节电机在维持机器人的自身运动同时，额外的负载能力普遍较弱，机器人自身的电量也无法在负载的情况下续航持久。在非结构化的地形中，受到系统本身不稳定的影响，双轮足机器人适应环境的能力较弱，无法较好地对抗崎岖地形中的扰动冲击。
[0004]现有的轮足机器人大多数为双轮足机器人和四轮足机器人，且每一款机器人彼此相互独立，作为单体执行各种任务。对于环境复杂的非结构化的地形，双轮足机器人难以抵抗来自外部的冲击，而在空间有限、狭窄拥挤的环境中，以四轮足机器人为代表的多轮足机器人则无法正常行动。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，能够实现同款轮足机器人的自由拼接，增强了轮足机器人的环境适应能力与整体负载能力。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0007]一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，包括：机身、两个对称安装于机身两侧的腿部、两个对称安装于机身前端的三自由度机械臂及安装在机械臂上的拼接结构；
[0008]每个所述机械臂均包括大臂部和小臂部；大臂部的一端铰接于所述机身的前端，大臂部的另一端与小臂部的顶端铰接；
[0009]所述拼接结构包括：两个吸附铁、两个电磁铁和一个电子开关；
[0010]两个所述吸附铁分别位于两个机械臂的大臂部和小臂部的铰接处，且每个吸附铁均安装在小臂部的顶端；
[0011]两个所述电磁铁和一个电子开关均安装在所述机身尾部；电子开关位于两个电磁铁中间；电子开关用于控制电磁铁的通断；当小臂部配合大臂部摆动到指定位置时，吸附铁可与其它机器人的机身尾部的电磁铁相吸，从而首尾拼接成多体机器人。
[0012]进一步的，位于小臂部顶端的两个吸附铁之间的间距与位于机身尾部的两个电磁铁之间的间距相等。
[0013]进一步的，每个所述机械臂还包括：偏航关节及机械臂偏航驱动电机；
[0014]所述大臂部包括：大臂支架、大臂驱动电机；
[0015]所述小臂部包括：小臂支架、软体抓球及小臂驱动电机；
[0016]所述机械臂偏航驱动电机固定在机身的前端；偏航关节与机械臂偏航驱动电机的输出轴连接；
[0017]所述大臂驱动电机安装在所述偏航关节上，且大臂驱动电机的输出轴与机械臂偏航驱动电机的输出轴轴线垂直；
[0018]所述大臂支架的一端与大臂驱动电机的输出轴连接，大臂支架的另一端安装有小臂驱动电机；且大臂驱动电机的输出轴与小臂驱动电机的输出轴轴线平行；
[0019]所述小臂支架的一端与小臂驱动电机的输出轴连接，小臂支架另一端设有软体抓球，软体抓球用于辅助夹持抓取的物品；
[0020]最终使得大臂部铰接于所述机身的前端，大臂部与小臂部铰接；实现每个机械臂三个自由度的运动，即机械臂偏航驱动电机用于驱动机械臂整体发生沿垂直于机身方向的转动；大臂驱动电机用于驱动大臂部发生相对机身的俯仰运动，小臂驱动电机用于驱动小臂部发生相对大臂部的俯仰运动。
[0021]进一步的，每个所述腿部均包括：大腿部、小腿部、两个腿部驱动电机、轮毂电机及行走轮；
[0022]所述大腿部的顶端通过大腿轴铰接于所述机身的髋关节处；所述小腿部的顶端通过小腿轴铰接于大腿部的底端；小腿部的足端安装有行走轮；
[0023]一个腿部驱动电机安装在机身上，且该腿部驱动电机的输出轴与大腿轴同轴固定连接，用于驱动大腿部相对机身的转动；另一个腿部驱动电机安装在大腿部的底端，且该腿部驱动电机的输出轴与小腿轴同轴固定连接，用于驱动小腿部相对大腿部的转动；
[0024]所述轮毂电机安装在小腿部的足端，且轮毂电机的输出轴与行走轮同轴固定连接，用于驱动行走轮转动。
[0025]进一步的，两个机器人拼接时，令两个机器人分别为用于被动对接轮足机器人与用于主动对接轮足机器人，被动对接轮足机器人的双机械臂用于与主动对接轮足机器人进行连接，主动对接轮足机器人的双机械臂用于自由抓取负载；
[0026]两个机器人拼接时，所述被动对接轮足机器人的大臂部和小臂部处于水平伸直的状态，且大臂部和小臂部处于折叠状态，小臂部的末端位于大臂部与机身的铰接处；所述主动对接轮足机器人通过电磁铁与被动对接轮足机器人机械臂上的吸附铁磁吸对接，拼接成四足机器人，依次类推，可以拼接成六足或其他多足机器人。
[0027]有益效果：
[0028](1)针对现有轮足机器人单体功能有限、负重能力差的特点，本专利技术对轮足机器人整体构型重新设计，提出了一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，由三部分组成：首先是轮足机器人机身尾部的电磁铁对接部分，该部分由一个电子开关和两个电磁铁组成，用于产生磁力，作为主动端完成拼接操作；第二部分为吸附铁部分，该部分由两个圆形吸附铁组成，作为被动端与同款机器人的电磁铁完成拼接操作；第三部分为机械臂部分，该结构由两只对称的三自由度机械臂组成，主要用于负载物体的自主抓取；该结构可以使同款的双足机器人通过磁吸的方式组合拼接变为四足、六足等多足机器人，能够在多机协同的状态下
发挥更大的作用，在面对外部干扰较大的环境时，机器人可以合体运行，能够较为平稳地通过碎石、台阶、洼地等崎岖地形，增强了机器人的环境适应能力；也可以在面对较为狭窄的环境时断开连接，切换为单体运动的状态，分体独立运行；因此，本专利技术可以在多种环境中自由行动，增强了非结构化地形的适应能力，较强的环境适应能力使其可以帮助人类完成更多的工作。
[0029]同时，本专利技术将多个机器人首尾相连后，极大程度上的增加了机器人的负载能力，在面对负载较重的要求时，多个机器人可以分担较大负载对机器人的额外能量损耗，增强整体的续航能力；本专利技术还可以增强多体拼接机器人的稳定性，相较于双轮站立的轮足机器人，多足机器人的优势在于其系统自身稳定，抵抗外界干扰能力更强，在多体行进的过程中，如果某个驱动关节出现故障，整体依然可以正常行进。
[0030]综上，本专利技术所提出的一种能够实现双臂拼接的轮足机器人可以实现轮足机器人的自由拼接，在增强负载能力的同时也提高了机器人的运行稳定性，加强了轮足机器人的环境适应能力，扩大了机器人的适用场景。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，其特征在于，包括：机身、两个对称安装于机身两侧的腿部、两个对称安装于机身前端的三自由度机械臂及安装在机械臂上的拼接结构；每个所述机械臂均包括大臂部和小臂部；大臂部的一端铰接于所述机身的前端，大臂部的另一端与小臂部的顶端铰接；所述拼接结构包括：两个吸附铁、两个电磁铁和一个电子开关；两个所述吸附铁分别位于两个机械臂的大臂部和小臂部的铰接处，且每个吸附铁均安装在小臂部的顶端；两个所述电磁铁和一个电子开关均安装在所述机身尾部；电子开关位于两个电磁铁中间；电子开关用于控制电磁铁的通断；当小臂部配合大臂部摆动到指定位置时，吸附铁可与其它机器人的机身尾部的电磁铁相吸，从而首尾拼接成多体机器人。2.如权利要求1所述的一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，其特征在于，位于小臂部顶端的两个吸附铁之间的间距与位于机身尾部的两个电磁铁之间的间距相等。3.如权利要求2所述的一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，其特征在于，每个所述机械臂还包括：偏航关节及机械臂偏航驱动电机；所述大臂部包括：大臂支架、大臂驱动电机；所述小臂部包括：小臂支架、软体抓球及小臂驱动电机；所述机械臂偏航驱动电机固定在机身的前端；偏航关节与机械臂偏航驱动电机的输出轴连接；所述大臂驱动电机安装在所述偏航关节上，且大臂驱动电机的输出轴与机械臂偏航驱动电机的输出轴轴线垂直；所述大臂支架的一端与大臂驱动电机的输出轴连接，大臂支架的另一端安装有小臂驱动电机；且大臂驱动电机的输出轴与小臂驱动电机的输出轴轴线平行；所述小臂支架的一端与小臂驱动电机的输出轴连接，小臂支架另一端设有软体抓球，软体抓球用于辅助夹持抓取的物品；最终使得大臂部铰接于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文杰，刘昊，张瑞，刘洧铖，孙双园，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：