CN103010331B - 电驱动重载轮足复合式移动机器人 - Google Patents

Abstract

电驱动重载轮足复合式移动机器人，它涉及一种轮足复合式移动机器人，本发明为解决足式机器人行进速度慢、轮式机器人非连续地形通过能力差且二者都不具备重载能力的问题。承载平台的下端的周边均匀设置有多个连接件，六条支撑腿对应固接在承载平台的六个侧面上，腿部系统的腿部主控系统和腿部蓄电源安装在承载平台内，从动轮和两个主动轮固接在车体的底部，轮部主控系统和轮部蓄电源通过导线连接，传动部件安装在车体的底部，轮部主控系统通过控制导线与传动部件相连，传动部件与主动轮传动连接；腿部系统通过连接件和连接孔之间的配合与轮部系统可拆卸连接为一体。本发明被用于非连续地形且需快速行进的工作中。

Description

电驱动重载轮足复合式移动机器人

技术领域

本发明涉及一种轮足复合式移动机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，具有重载特性、地形高通过性及可协同人类一起工作的机器人日益成为机器人发展的重要趋势之一。美国、日本等一些发达国家在重载移动机器人研究方面已取得了一定的研究成果，而我国在该方面的研究却处于刚起步阶段。足式机器人具有高的非连续地形通过能力，但行进速度一般稍低；轮式机器人具有高的行进速度，但其地形通过能力稍差，而轮足复合式移动机器人可以有效的整合、弥补足式机器人和轮式机器人的优、缺点。目前，在轮足复合式移动机器人的研究方面，机器人基本上不具备重载能力，无法满足协同人类运输物资的要求。在驱动方式方面，机器人的驱动方式一般可分为：电驱动、液压驱动、气驱动。由于气驱动需要大的附属装置，液压驱动会引起稍大噪声，因而电驱动是完成苛刻环境下人类难以到达或对人类存在危险工作的最佳选择。基于电驱动特性，进行研究兼顾足式机器人和轮式机器人优点，且具重载能力下可协同人类一起工作的移动机器人，该技术研究具有较大的挑战性。

发明内容

本发明为解决足式机器人行进速度慢、轮式机器人非连续地形通过能力差且二者都不具备重载能力的问题，进而提供一种电驱动重载轮足复合式移动机器人。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

电驱动重载轮足复合式移动机器人包括腿部系统和轮部系统，腿部系统包括承载平台和六条支撑腿、腿部主控系统和腿部蓄电源，承载平台为正六棱柱平台，承载平台的下端的周边均匀设置有多个连接件，六条支撑腿对应固接在承载平台的六个侧面上，腿部系统的腿部主控系统和腿部蓄电源安装在承载平台内，腿部主控系统和腿部蓄电源通过导线连接，腿部主控系统通过导线与六条支撑腿连接，每个支撑腿包括根部关节、中部关节和足部关节，根部关节的一端水平固接在承载平台的侧面上，中部关节的一端与根部关节的另一端转动连接且在垂直于承载平台的平面内转动，足部关节与中部关节的另一端转动连接且在垂直于承载平台的平面内转动；轮部系统包括车体、从动轮、轮部主控系统、轮部蓄电源、传动部件和两个主动轮，车体的上端面加工有多个与连接件相互对应的连接孔，从动轮和两个主动轮固接在车体的底部，轮部主控系统和轮部蓄电源安装在车体内部，轮部主控系统和轮部蓄电源通过导线连接，传动部件安装在车体的底部，轮部主控系统通过导线与传动部件相连，传动部件与主动轮传动连接；腿部系统通过连接件和连接孔之间的配合与轮部系统可拆卸连接为一体。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的电驱动重载轮足复合式移动机器人通过腿部系统的腿部主控系统控制支撑腿三个关节的活动，当每条支撑腿的三个关节向承载平台中部方向运动，从而使腿部系统呈收拢状态时，腿部系统和轮部系统组合为一体，轮部系统带动腿部系统快速行走；当每条支撑腿的三个关节向承载平台的下方运动，从而使腿部系统呈释放状态时，腿部系统站立行走并与轮部系统脱离，完成复杂地形上的工作；腿部系统设置有承载平台，提高了机器人的载重能力。本发明可以充分发挥足式机器人和轮式机器人各自的优点，实现了机器人在不同地形下的高速通过能力；由于机器人采用蓄电源供电，保证机器人具有小的噪音和优越的可靠性；本发明基于仿生原理，结构设计巧妙，易于实施；对于苛刻环境下人类难以到达或对人类存在危险的工作，电驱动重载轮足复合式移动机器人能够代替人完成，同时可担当运输者的角色。

附图说明

图1是本发明的电驱动重载轮足复合式移动机器人的轮部系统工作时的整机构型图，图2是本发明的电驱动重载轮足复合式移动机器人的腿部系统与轮部系统互换工作时的构型图，图3是本发明的电驱动重载轮足复合式移动机器人的腿部系统某释放状态时的构型图，图4是本发明的电驱动重载轮足复合式移动机器人的腿部系统某收拢状态时的构型图，图5是本发明的电驱动重载轮足复合式移动机器人的轮部系统构型图，图6是本发明的电驱动重载轮足复合式移动机器人的腿部系统与轮部系统的连接件构型图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图6说明，本实施方式的一种电驱动重载轮足复合式移动机器人包括腿部系统1和轮部系统2，腿部系统1包括承载平台1-1和六条支撑腿1-2、腿部主控系统1-3和腿部蓄电源1-4，承载平台1-1为正六棱柱平台，承载平台1-1的下端的周边均匀设置有多个连接件1-1-1，六条支撑腿1-2对应固接在承载平台1-1的六个侧面上，腿部系统1的腿部主控系统1-3和腿部蓄电源1-4安装在承载平台1-1内，腿部主控系统1-3和腿部蓄电源1-4通过导线连接，腿部主控系统1-3通过导线与六条支撑腿1-2连接，每个支撑腿1-2包括根部关节1-2-1、中部关节1-2-2和足部关节1-2-3，根部关节1-2-1的一端水平固接在承载平台1-1的侧面上，中部关节1-2-2的一端与根部关节1-2-1的另一端转动连接且在垂直于承载平台1-1的平面内转动，足部关节1-2-3与中部关节1-2-2的另一端转动连接且在垂直于承载平台1-1的平面内转动；轮部系统2包括车体2-1、从动轮2-2、轮部主控系统2-4、轮部蓄电源2-5、传动部件2-6和两个主动轮2-3，车体2-1的上端面加工有多个与连接件1-1-1相互对应的连接孔2-1-1，从动轮2-2和两个主动轮2-3固接在车体2-1的底部，轮部主控系统2-4和轮部蓄电源2-5安装在车体2-1内部，轮部主控系统2-4和轮部蓄电源2-5通过导线连接，传动部件2-6安装在车体2-1的底部，轮部主控系统2-4通过导线与传动部件2-6相连，传动部件2-6与主动轮2-3传动连接；腿部系统1通过连接件1-1-1和连接孔2-1-1之间的配合与轮部系统2可拆卸连接为一体。

具体实施方式二：结合图1、图2和图5说明，本实施方式的从动轮2-2的外径尺寸小于主动轮2-3的外径尺寸。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4说明，本实施方式的连接件1-1-1的数目为三个。其他组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图5说明，本实施方式的连接孔2-1-1的数目为三个。其他组成和连接关系与具体实施方式三相同。

工作原理：在需要机器人快速移动的工作环境下，腿部系统1依靠其自重与轮部系统2组合为一体，腿部系统1的腿部蓄电源1-4将电能供给腿部主控系统1-3，腿部主控系统1-3通过控制电路控制六条支撑腿1-2抬高收拢并脱离地面，轮部主控系统2-4通过控制电路驱动两个主动轮2-3工作，实现机器人的快速运动以及转向；在非连续地形的工作环境下，腿部主控系统1-3通过控制电路驱动六条支撑腿1-2变换姿态使六条支撑腿1-2处于展开状态接触地面站立，同时与轮部系统2分离，使腿部系统1独立行走工作。

Claims (4)

1.一种电驱动重载轮足复合式移动机器人，其特征在于：所述轮足复合式移动机器人包括腿部系统(1)和轮部系统(2)，腿部系统(1)包括承载平台(1-1)和六条支撑腿(1-2)、腿部主控系统(1-3)和腿部蓄电源(1-4)，承载平台(1-1)为正六棱柱平台，承载平台(1-1)的下端的周边均匀设置有多个连接件(1-1-1)，六条支撑腿(1-2)对应固接在承载平台(1-1)的六个侧面上，腿部系统(1)的腿部主控系统(1-3)和腿部蓄电源(1-4)安装在承载平台(1-1)内，腿部主控系统(1-3)和腿部蓄电源(1-4)通过导线连接，腿部主控系统(1-3)通过导线与六条支撑腿(1-2)连接，每个支撑腿(1-2)包括根部关节(1-2-1)、中部关节(1-2-2)和足部关节(1-2-3)，根部关节(1-2-1)的一端水平固接在承载平台(1-1)的侧面上，中部关节(1-2-2)的一端与根部关节(1-2-1)的另一端转动连接且在垂直于承载平台(1-1)的平面内转动，足部关节(1-2-3)与中部关节(1-2-2)的另一端转动连接且在垂直于承载平台(1-1)的平面内转动；轮部系统(2)包括车体(2-1)、从动轮(2-2)、轮部主控系统(2-4)、轮部蓄电源(2-5)、传动部件(2-6)和两个主动轮(2-3)，车体(2-1)的上端面加工有多个与连接件(1-1-1)相互对应的连接孔(2-1-1)，从动轮(2-2)和两个主动轮(2-3)固接在车体(2-1)的底部，轮部主控系统(2-4)和轮部蓄电源(2-5)安装在车体(2-1)内部，轮部主控系统(2-4)和轮部蓄电源(2-5)通过导线连接，传动部件(2-6)安装在车体(2-1)的底部，轮部主控系统(2-4)通过导线与传动部件(2-6)相连，传动部件(2-6)与主动轮(2-3)传动连接；腿部系统(1)通过连接件(1-1-1)和连接孔(2-1-1)之间的配合与轮部系统(2)可拆卸连接为一体。

2.根据权利要求1所述的一种电驱动重载轮足复合式移动机器人，其特征在于：从动轮(2-2)的外径尺寸小于主动轮(2-3)的外径尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的一种电驱动重载轮足复合式移动机器人，其特征在于：连接件(1-1-1)的数目为三个。

4.根据权利要求3所述的一种电驱动重载轮足复合式移动机器人，其特征在于：连接孔(2-1-1)的数目为三个。