【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于移动机器人，更具体地说，是涉及一种具备全向运动能力的新型轮足一体化机器人。
技术介绍
1、现有的轮足机器人通常采用复杂的腿型关节结构，试图依靠模仿人类双腿的多关节协同运动模式来实现机器人在多样地形下的灵活移动和越障能力。然而，这种设计常常带来了机械复杂性的增加，因此往往需要为其设计复杂的控制算法，这使得此类机器人的开发周期大大增加而运算反应速度缓慢。
2、现有移动机器人对于复杂地形的运动切换能力差，变形速度慢，并且在足式运动模式下越障能力不佳，足式结构下的身体平衡性难以保证，无法满足复杂轨迹的行驶要求。
3、现有轮足一体化变形机构设计在越障时能耗表现不乐观，因为复杂的关节结构往往难以实现对不同高度障碍物的高效响应，为实现对不同高度障碍物的适应性越障，需要及其复杂的控制算法与传感器。此外，在进行适应性越障的控制过程中过多的传感器与舵机等硬件会使机器人产生过高的能耗，影响了机器人的能效表现。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具备全向运动能力的新型轮足一体化机器人，降低机器人的机械复杂性，提高控制的准确性，具有更好的稳定性、适应性和越障能力。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种具备全向运动能力的新型轮足一体化机器人，包括：
4、若干个集成式轮组，分布安装在车体的底部，可自由切换轮式运动模式和足式运动模式；
5、控制模块，安装在车体上面，整合感知信息、
6、动力供应模块，由电池组成，安装在车体上面，为整个轮足一体化机器人提供所需的电能，以满足机器人在不同运动模式下的动力需求；
7、智能感应系统，包括雷达、摄像头、传感器，安装在车体的侧面，实现对环境信息的高效感知与数据采集，以支持机器人在不同地形和障碍条件下的灵活移动、越障和路径规划能力；
8、任务执行装置，安装在车体的上面，进行任务作业。
9、优选地，每个集成式轮组包括两个轮足机构，在两个轮组机构之间设有第二电机，第二电机连接第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合传动，第二锥齿轮与轴承总成连接，轴承总成左右两侧分别可自动伸缩连接一个第二轴的一端，第二轴的另一端与轮足机构可自动拆卸连接，第二电机带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，第二锥齿轮带动左右两个第二轴转动，当第二轴与轮足机构连接时，轮足机构为轮式运动模式，第二轴驱动轮组机构。
10、优选地，当第二轴缩回与轮足机构分离时，轴承总成在伸缩装置的作用下可带动第二电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮及第二轴向上自动升起，也可自动降落。
11、优选地，轮足机构包括第一电机、第一轴、轮毂、轮胎，第二轴垂直轮胎并与轮胎的中心可拆卸连接，第一轴沿轮胎直径方向设置，一端与第一电机连接，另一端与轮胎连接，第一电机固定连接在轮毂上，轮毂设置在轮胎上方，第一电机带动第一轴转动，第一轴带动轮胎转动。
12、优选地，还包括第三轴、第三电机，第三电机固定连接在车体的上面，第三电机连接第三轴的一端，第三轴的另一端固定连接轮毂。
13、优选地，控制模块包括：
14、感知数据融合与处理：接收来自雷达、摄像头等传感器的数据，通过先进的数据融合算法，将不同传感器的数据进行整合和处理；
15、环境感知与决策：基于融合后的感知数据，通过智能决策算法进行环境感知和分析，准确判断周围障碍物的位置、尺寸和距离，识别地形特征，并根据实时情况制定运动策略和运动模式，并制定相应的路径规划；
16、协同运动调度：在不同运动模式下协调车辆的运动，确保轮足的切换和移动模式的调度协调有序，根据感知数据和决策结果，实时调整各个轮足的运动状态，以实现协同运动和灵活的障碍越过；
17、实时反馈与校正：负责规划机器人的运动轨迹，实时监测机器人的运动状态和环境变化；在遇到突发情况或变化的情况下，迅速做出反应，调整运动策略以确保机器人的安全和稳定。
18、优选地，在车体上，第三轴穿过车体处设有时钟弹簧结构。
19、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
20、1.本机器人轮足机构1使用集成式设计，相对以往的轮足机构，结构更紧凑。由于本机器人在轮式与足式运动两个模式中轮足机构的执行单位都是轮子，所以在足式运动模式下具备相对于其他轮组一体化机器人更好的承重能力，且维护简单、不易损坏。
21、2.本机器人的单个轮足机构仅有3个转轴，所以机器人运行时能耗较低，对能源的需求，并且3个轴的控制相对传统多关节腿式结构要更加简单，制造成本低。
22、3.本机器人相对传统的轮足一体化机器人，具有更快的越障能力，因为本机器人的设计使得即使在足式运动模式下也可以继承轮式运动的优势，仅靠驱动单轴即可快速地完成单个轮足机构的足式运动周期(第一轴旋转360°)，而不需要同时控制多个轴的协同运动完成越障动作，进而提高越障效率。
23、4.传统的轮足机器人在跨越障碍物时由于需要模仿人类的抬腿动作进而需要针对不同的地形匹配不同的抬腿高度，而本机器人由于不具备复杂的多关节腿式结构，故不需要具备对前方地形的障碍物大小进行精准判断并计算各关节所需驱动角度的能力，这大大减小了对于算力资源的占用，也减小了设计控制算法的难度。
24、5.本轮足一体化机器人不论是在轮式运动模式还是足式运动模式下都具备全向运动能力，这是其他轮足一体化机器人不曾有的运动性能。
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1.一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，每个所述集成式轮组包括两个轮足机构，在两个所述轮足机构之间设有第二电机，第二电机连接第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合传动，第二锥齿轮与轴承总成连接，轴承总成左右两侧分别自动可伸缩连接一个第二轴的一端，第二轴的另一端与轮足机构自动可拆卸连接，第二电机带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，第二锥齿轮带动左右两个第二轴转动，当第二轴与轮足机构连接时，轮足机构为轮式运动模式，第二轴驱动轮组机构。
3.根据权利要求2所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，当第二轴缩回与轮足机构分离时，轴承总成在伸缩装置的作用下可带动第二电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮及第二轴向上自动升起，也可自动降落。
4.根据权利要求2所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，所述轮足机构包括第一电机、第一轴、轮毂、轮胎，第二轴垂直轮胎并与轮胎的中心可拆卸连接，第一轴沿轮胎直径方向设置，一端与第一电机连接，另一端与轮
5.根据权利要求4所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，还包括第三轴、第三电机，第三电机固定连接在车体的上面，第三电机连接第三轴的一端，第三轴的另一端固定连接轮毂。
6.根据权利要求1所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，控制模块包括：
7.根据权利要求1所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，在车体上，第三轴穿过车体处设有时钟弹簧结构。
...【技术特征摘要】
1.一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，每个所述集成式轮组包括两个轮足机构，在两个所述轮足机构之间设有第二电机，第二电机连接第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合传动，第二锥齿轮与轴承总成连接，轴承总成左右两侧分别自动可伸缩连接一个第二轴的一端，第二轴的另一端与轮足机构自动可拆卸连接，第二电机带动第一锥齿轮和第二锥齿轮转动，第二锥齿轮带动左右两个第二轴转动，当第二轴与轮足机构连接时，轮足机构为轮式运动模式，第二轴驱动轮组机构。
3.根据权利要求2所述的一种具备全向运动能力的轮足一体化机器人，其特征在于，当第二轴缩回与轮足机构分离时，轴承总成在伸缩装置的作用下可带动第二电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮及第二轴向上自动升起，也可自动降落。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春芳，李晨昕，兰星宇，张宇飞，孟虹言，皇甫依澎，庞瑞田，尚研，毕滔，董凯悦，马腾龙，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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