【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，特别是涉及一种基于张拉整体结构的可变形轮足结构、机器人及工作方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、传统的具有单种运动模式的机器人只能使用一种方式进行移动，难以适用灾害救援等复杂多变的地形环境和多样作业任务需求。与单模态机器人相比，轮式、履带、腿足、飞行等多模态运动部件的组合使得机器人重量增加，结构复杂；并且多模态机器人通常抗冲击性较差，在运动过程中难免与周围环境发生碰撞，高速冲击可能会导致设备损坏。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于张拉整体结构的可变形轮足结构、机器人及工作方法，通过环形张拉整体结构控制轮足变形，通过车轮形态与腿足形态的切换，使得机器人既拥有轮式机器人的快速移动能力，又拥有腿足式机器人的越障能力，进而形成多运动模态。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种基于张拉整体结构的可变形轮足结构，包括：结构基本单元；所述结构基本单元包括呈x形设置的第一支柱和第二支柱，第一支柱的首端和第二支柱的尾端通过弹性索连接，第一支柱的尾端和第二支柱的首端通过弹性索连接；
4、若干个结构基本单元通过弹性索首尾依次串联构成半环形张拉整体结构，两个半环形张拉整体结构的一端通过驱动机构连接，另一端通过嵌合接口连接，由此构成环形张拉整体结构，所述驱动机构用于驱动环形张拉整体结构上弹性索的伸
5、作为可选择的实施方式，所述第一支柱和第二支柱均为由四根压杆构成的矩形结构，第一支柱和第二支柱之间共采用四条弹性索连接。
6、作为可选择的实施方式，在环形张拉整体结构中包括处于环形内的内侧弹性索和环形外的外侧弹性索，且内侧弹性索和外侧弹性索的伸缩状态相反。
7、作为可选择的实施方式，控制内侧弹性索收缩，外侧弹性索伸张时，两个半环形张拉整体结构逐渐弯曲收拢，直至嵌合接口处闭合，由此形成车轮形态。
8、作为可选择的实施方式，控制内侧弹性索伸张，外侧弹性索收缩时，环形张拉整体结构弯曲程度降低，车轮嵌合接口处断连，由此切换为腿足形态。
9、作为可选择的实施方式，所述驱动机构包括第一驱动支柱、第二驱动支柱和设于两个驱动支柱上的弹性索电机，第一驱动支柱和第二驱动支柱呈x形设置，首端连接一个半环形张拉整体结构中位于端部的结构基本单元，尾端连接另一个半环形张拉整体结构中位于端部的结构基本单元，每个半环形张拉整体结构中位于端部的结构基本单元上的四条弹性索分别对应连接一个弹性索电机。
10、作为可选择的实施方式，第一驱动支柱和第二驱动支柱均为由四根压杆构成的矩形结构，在矩形结构长度方向上的压杆上均设两个弹性索电机，两个弹性索电机分别对应连接两个半环形张拉整体结构，且一个弹性索电机用于驱动内侧弹性索，一个弹性索电机用于驱动外侧弹性索。
11、第二方面，本专利技术提供一种机器人，包括：机器人本体和第一方面所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，可变形轮足结构设于机器人本体两侧。
12、作为可选择的实施方式，可变形轮足结构通过轮毂与机器人本体连接；
13、在车轮形态下，机器人本体内的驱动电机通过驱动轮毂的旋转从而带动可变形轮足结构的旋转，实现机器人滚动；
14、在腿轮形态下，通过驱动机构控制四足上弹性索的伸缩，从而机器人爬行运行。
15、第三方面，本专利技术提供一种机器人的工作方法，采用第二方面所述的机器人，包括：
16、控制内侧弹性索收缩，外侧弹性索伸张，两个半环形张拉整体结构逐渐弯曲收拢，直至嵌合接口处闭合，由此形成车轮形态，通过机器人本体内的驱动电机驱动轮毂带动车轮转动，实现机器人的滚动运行；
17、控制内侧弹性索伸张，外侧弹性索收缩，环形张拉整体结构弯曲程度降低，嵌合接口处断连，由此切换为腿足形态，通过控制腿足形态下的四足上的弹性索的伸缩，来控制腿足的变形和运动，实现机器人的爬行运行。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
19、本专利技术提出一种基于张拉整体结构的可变形轮足结构、机器人及工作方法，由若干个结构基本单元通过弹性索首尾依次串联构成半环形张拉整体结构，由两个半环形张拉整体结构构成环形张拉整体结构，通过驱动弹性索的伸缩，从而通过嵌合接口的开闭实现轮足结构的变形，整个结构受力均匀分布，具有轻量化、抗冲击、高稳定性等优点，增强机器人抵抗外界冲击的能力，保护机器人的稳定性和完整性，轻量化特点还可以降低机器人整体重量，提高机器人的运动灵活性和运动速度，使机器人具有良好的平衡性、适应性和受力分布特性。
20、本专利技术提出一种基于张拉整体结构的可变形轮足结构、机器人及工作方法，通过环形张拉整体结构控制轮足变形，切换至车轮形态时，通过驱动车轮，轮式机器人与地面保持连续接触，具有稳定的运动性能，可以实现高速、低能耗的移动；切换至腿足形态时，腿足式机器人以其离散的点接触运动特性，在非结构化地形中展现出卓越的适应性；由此，通过车轮形态与腿足形态的切换，使得机器人既拥有轮式机器人的快速移动能力，又拥有腿足式机器人的越障能力，轮与腿复合结构具有高度的灵活性，可以根据不同工作场景变换不同工作姿态，进而形成多运动模态，在地形适应性、能耗、速度和负载能力等方面表现出色，同时兼具腿足式机器人在非结构复杂环境中优越的通过能力和轮式机器人在较平坦路面上快速行进的能力。
21、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，包括：结构基本单元；所述结构基本单元包括呈X形设置的第一支柱和第二支柱，第一支柱的首端和第二支柱的尾端通过弹性索连接，第一支柱的尾端和第二支柱的首端通过弹性索连接；
2.如权利要求1所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，所述第一支柱和第二支柱均为由四根压杆构成的矩形结构，第一支柱和第二支柱之间共采用四条弹性索连接。
3.如权利要求1所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，在环形张拉整体结构中包括处于环形内的内侧弹性索和环形外的外侧弹性索，且内侧弹性索和外侧弹性索的伸缩状态相反。
4.如权利要求3所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，控制内侧弹性索收缩，外侧弹性索伸张时，两个半环形张拉整体结构逐渐弯曲收拢，直至嵌合接口处闭合，由此形成车轮形态。
5.如权利要求3所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，控制内侧弹性索伸张，外侧弹性索收缩时，环形张拉整体结构弯曲程度降低，车轮嵌合接口处断连，由此切换为腿足形态。
6.如权利要求
7.如权利要求3或6所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，第一驱动支柱和第二驱动支柱均为由四根压杆构成的矩形结构，在矩形结构长度方向上的压杆上均设两个弹性索电机，两个弹性索电机分别对应连接两个半环形张拉整体结构，且一个弹性索电机用于驱动内侧弹性索，一个弹性索电机用于驱动外侧弹性索。
8.一种机器人，包括机器人本体和权利要求1-7任一项所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，可变形轮足结构设于机器人本体两侧。
9.如权利要求8所述的一种机器人，其特征在于，可变形轮足结构通过轮毂与机器人本体连接；
10.一种机器人的工作方法，采用权利要求8-9任一项所述的机器人，包括：
...【技术特征摘要】
1.基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，包括：结构基本单元；所述结构基本单元包括呈x形设置的第一支柱和第二支柱，第一支柱的首端和第二支柱的尾端通过弹性索连接，第一支柱的尾端和第二支柱的首端通过弹性索连接；
2.如权利要求1所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，所述第一支柱和第二支柱均为由四根压杆构成的矩形结构，第一支柱和第二支柱之间共采用四条弹性索连接。
3.如权利要求1所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，在环形张拉整体结构中包括处于环形内的内侧弹性索和环形外的外侧弹性索，且内侧弹性索和外侧弹性索的伸缩状态相反。
4.如权利要求3所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，控制内侧弹性索收缩，外侧弹性索伸张时，两个半环形张拉整体结构逐渐弯曲收拢，直至嵌合接口处闭合，由此形成车轮形态。
5.如权利要求3所述的基于张拉整体结构的可变形轮足结构，其特征在于，控制内侧弹性索伸张，外侧弹性索收缩时，环形张拉整体结构弯曲程度降低，车轮嵌合接口处断连，由此切换为腿足形态。
6.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘义祥，刘刚，李艺青，郁万涛，邓成呈，张年松，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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