CN103112515A - 轮腿复合式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轮腿复合式机器人结构，当路况较好时，这种机器人能够利用车轮驱动机器人快速前进，当路面情况较为复杂时，则可以通过行走腿进行前进，方便灵活；并且它的能量来自于太阳能帆板，降低能源消耗，延长有效工作时间。因此可以说这种机器人具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

Description

轮腿复合式机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是一种既能够依靠行走轮行进，又可以通过机械腿行进的轮腿复合式机器人。

背景技术

随着科技的发展，机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。特殊用途机器人可以在恶劣环境下完成探测、抢险、救灾等作业。传统的机器人的行走机构往往是轮式、履带或腿式等。轮式的行走机构的优点是移动较为快速，但遇到较为复杂的路况则无法行进或发生倾覆；腿式的行走机构的优点是能够适应与较为复杂的路况，但移动速度较慢。同时机器人往往需要进行样品采集、视频采集等工作。因此现在需要一种能够解决轮式或腿式行走机构机器人所存在的问题，同时方便样品采集和视频采集等问题的机器人。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单，设计巧妙，布局合理，即能够在路况较好的情况下快速移动，又能够在路况较差的情况下正常行进的轮腿复合式机器人。

本发明的技术解决方案是：一种轮腿复合式机器人，其特征在于：所述的机器人包括移动平台1，移动平台1的基础是一个横断面为矩形的壳体5，在横断面矩形的四个角均纵向设置有通过转向电机控制的转轴6，转轴6上固定连接有大腿部7，大腿部7的另一端设置有通过行走电机控制的行走轮8，同时在行走轮8的支撑轴处还铰接有小腿部9，小腿部9的另一端则铰接有行走足10，行走足10通过足部电机控制，在大腿部7和小腿部9之间还设置有液压杆11，且液压杆11的两端分别固定铰接在大腿部7和小腿部9上。

在移动平台1上设置有太阳能帆板壳体12，太阳能帆板壳体12内设置有水平放置的太阳能帆板2，太阳能帆板2设置在帆板推杆13上，太阳能帆板壳体12上开设有与太阳能帆板2相配的长孔，太阳能帆板2与设置在壳体5内的蓄电池连接，

在移动平台1上端还设置有可伸缩的支架14，在支架14的顶端设置有摄像头3，

在移动平台1上端还设置有通过机械臂转向电机控制的、可做旋转的基座15，基座15上通过摆动电机控制的铰接有大臂部16，大臂部16的另一端与小臂部17相铰接且通过连接部分的大臂部电机控制，小臂部17的另一端与手腕部18相铰接且通过连接部分的小臂部电机控制，在手腕部18上设置有液压缸19，液压缸19的端部连接有探测器20，在手腕部18上还设置有由至少三个铰接在手臂部18上的手爪21组成的机械手4，每一个手爪21通过一个铰接在手腕部18上的手爪液压推杆22控制，且所有的手爪液压推杆22和手爪21在圆周上均匀分布。

所述的转向电机、行走电机、足部电机、液压杆11、帆板推杆13、支架14、摄像头3、机械臂转向电机、大臂部电机、小臂部电机、液压缸19、探测器20和手爪液压推杆22均通过设置在壳体5内部的控制系统统一控制，且上述装置还均通过蓄电池提供电能。

所述的太阳能帆板2和帆板推杆13均为两套，且对称地设置在太阳能帆板壳体12内。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

传统的可移动式机器人的行走驱动系统多为单一形式，车轮式的机器人虽然具有行进速度较快的优点，但遇到路况较为复杂或存在障碍物的情况则无法前进；而支腿式行走的机器人虽然能够在复杂路面上行进，但行进速度较慢。同时传统的机器人还需要设置蓄电池为行走机构或探测机构提供能源，这样会增大机器人的体积和重量，灵活性较差。为了解决上述问题，本发明提供一种轮腿复合式机器人结构，当路况较好时，利用车轮驱动机器人快速前进，当路面情况较为复杂时，则可以通过行走腿进行前进，并且它的能量来自于太阳能帆板，降低能源消耗，延长有效工作时间。因此可以说这种机器人具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1是本发明实施例移动平台部分的结构示意图。

图2是本发明实施例移动平台部分的俯视图。

图3是本发明实施例太阳能帆板和视觉系用的结构示意图。

图4是本发明实施例机械手臂部分的结构示意图。

图5是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1、图2、图3、图4、图5所示：一种轮腿复合式机器人，它包括一个能够驱动自身前进的移动平台1，这个移动平台1的基础为一个横断面为矩形的壳体5，在该壳体5的横断面矩形的四个角处均纵向的设置有通过转向电机控制的转轴6，在转轴6上固定连接有大腿部7，而在大腿部7的另一端则设置有通过行走电机控制的行走轮8，在行走轮8另一端的支撑轴处铰接有小腿部9，而小腿部9的另一端则铰接有行走足10，这个行走足10通过设置在小腿部9与行走足10连接部分的足部电机进行控制；在大腿部7和小腿部9之间设置有液压杆11，液压杆11的两端铰接在大腿部7和小腿部9上，用于控制大腿部7与小腿部9之间的摆动；

在移动平台1上还设置有容纳太阳能帆板2的太阳能帆板壳体12，所述的太阳能帆板2水平放置，并且对称地设置成两个，每一块太阳能帆板2都设置在帆板推杆13上，并且在太阳能帆板壳体12上还开设能够让太阳能帆板12通过的长孔；

在移动平台1的上端还设置有能够进行伸缩的支架14，支架可以选用能够通过控制系统控制的气压或液压的推杆，而在支架14的顶端则设置有摄像头3；

在移动平台1的上端还设置有通过机械臂转向电机控制的、并可做转动的基座15，具体的实施方式可以是：基座15内部设置有带有被动齿的转轴，与这个被动齿相配主动齿设置在一步进电机的输出端上，通过步进电机带动基座15转动；的在基座15上则通过摆动电机铰接的设置有大臂部16，而大臂部16的另一端则与小臂部17相互铰接，且二者在连接部分处设置的大臂部电机的驱动下进行摆动，小臂部17的另一端与手腕部18相互铰接，并且通过连接部分处设置的小臂部电机进行控制；在手腕部18上设置有液压缸19，而在液压缸19的端部连接有探测器20，而在手腕部18上还设置有机械手4，机械手4由至少三个手爪21组成，并且每一个手爪21均通过铰接在手腕部18上的手爪液压推杆22进行控制，并且所有的手爪液压推杆22和手爪21在圆周方向上均匀分布。

上述的转向电机、行走电机、足部电机、液压杆11、帆板推杆13、支架14、摄像头3、机械臂转向电机、大臂部电机、小臂部电机、液压缸19、探测器20和手爪液压推杆22均通过设置在壳体5内部的控制系统统一控制，且上述装置还均通过蓄电池提供电能。

本发明实施例的轮腿复合式机器人的工作过程如下：在路面情况较好的情况下，液压杆11回收，大腿部7和小腿部9收起，依靠大腿部7底端的行走轮8在路面上行进，这种行进方式较为快速，如果需要进行转向，只需要配合控制所有的转向电机带动转轴6转动，通过改变行走轮8的行进方向实现转向；如果路况较差，驱动行走轮8转动的行走电机不工作，设置在大腿部7与小腿部9之间的液压杆11反复的做伸出与回收的动作，并与设置在小腿部9足部电机配合动作，实现大腿部7、小腿部9和行走足10之间的配合动作，驱动移动平台1在复杂路况下前进；如果需要进行转向，同样通过配合控制所有的转向电机带动转轴6转动，通过改变大腿部7、小腿部9和行走足10的行进方向实现转向；

设置在移动平台1上端的可以伸缩的支架14的顶端设置有摄像头3，摄像头3能够随时观察机器人周围的情况，并将视频信号传送给远端的控制人员处，方便控制人员进行有针对性的操作；

设置在移动平台1上端的机械臂可以在水平方向上做360度的转动，通过大臂部电机、小臂部电机配合动作，机械臂可以做各种复杂的动作，其端部设置的手爪21能够实现样品的采集，而设置在手腕部18前端的探测器20能够在手爪液压推杆22的作用下轴向运动，实现生命、金属、土壤等探测工作，并将探测信息传回到控制系统之中。

当需要利用太阳能帆板2为上述执行机构提供电能时，控制帆板推杆13运动，将太阳能帆板2从长孔中推出即可；也可以将一部分电能储存到蓄电池中，在没有光照的条件下利用蓄电池为上述执行机构提供电能。

设置在壳体5内的控制系统对本机器人的各个执行机构进行统一控制，来实现轮式前进、腿式前进，同时完成这两种前进方式之间的切换，并且将摄像头3采集到的视频信号和探测器20采集到的探测信息通过无线传输的方式传送到远端的控制人员处，或者直接存储在控制系统中，供机器人回收后重新调用。

这种机器人可以根据实际情况交替使用四组步行与轮式行走，既提高了行进速度，又增强了机器人的越障功能，让机器人的环境适应性能高。

Claims (2)

1.一种轮腿复合式机器人，其特征在于：所述的机器人包括移动平台（1），移动平台（1）的基础是一个横断面为矩形的壳体（5），在横断面矩形的四个角均纵向设置有通过转向电机控制的转轴（6），转轴（6）上固定连接有大腿部（7），大腿部（7）的另一端设置有通过行走电机控制的行走轮（8），同时在行走轮（8）的支撑轴处还铰接有小腿部（9），小腿部（9）的另一端则铰接有行走足（10），行走足（10）通过足部电机控制，在大腿部（7）和小腿部（9）之间还设置有液压杆（11），且液压杆（11）的两端分别固定铰接在大腿部（7）和小腿部（9）上，

在移动平台（1）上设置有太阳能帆板壳体（12），太阳能帆板壳体（12）内设置有水平放置的太阳能帆板（2），太阳能帆板（2）设置在帆板推杆（13）上，太阳能帆板壳体（12）上开设有与太阳能帆板（2）相配的长孔，太阳能帆板（2）与设置在壳体（5）内的蓄电池连接，

在移动平台（1）上端还设置有可伸缩的支架（14），在支架（14）的顶端设置有摄像头（3），

在移动平台（1）上端还设置有通过机械臂转向电机控制的、可做旋转的基座（15），基座（15）上通过摆动电机控制的铰接有大臂部（16），大臂部（16）的另一端与小臂部（17）相铰接且通过连接部分的大臂部电机控制，小臂部（17）的另一端与手腕部（18）相铰接且通过连接部分的小臂部电机控制，在手腕部（18）上设置有液压缸（19），液压缸（19）的端部连接有探测器（20），在手腕部（18）上还设置有由至少三个铰接在手臂部（18）上的手爪（21）组成的机械手（4），每一个手爪（21）通过一个铰接在手腕部（18）上的手爪液压推杆（22）控制，且所有的手爪液压推杆（22）和手爪（21）在圆周上均匀分布，

所述的转向电机、行走电机、足部电机、液压杆（11）、帆板推杆（13）、支架（14）、摄像头（3）、机械臂转向电机、大臂部电机、小臂部电机、液压缸（19）、探测器（20）和手爪液压推杆（22）均通过设置在壳体（5）内部的控制系统统一控制，且上述装置还均通过蓄电池提供电能。

2.根据权利要求1所述的轮腿复合式机器人，其特征在于：所述的太阳能帆板（2）和帆板推杆（13）均为两套，且对称地设置在太阳能帆板壳体（12）内。

Images