CN105059420B - 一种可轮式运动的人形机器人及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可轮式运动的人形机器人及工作方法，包括安装板，安装板上固定有两个机械足，两个机械足镜像对称；第三U型连接件内设置有能够驱动第三U型连接件做俯仰运动的第一舵机，第二U型连接件内设置有能够驱动第二U型连接件做俯仰运动的第二舵机，矩形连接件外侧设置有驱动轮和从动轮，驱动轮通过电机驱动转动，第一U型连接件内设置有能够带动脚底板摆动的第三舵机，本发明能够直立采用机械足行走，也能够通过两个舵机带动，使安装板和脚底板抬起，驱动轮和从动轮与地面接触，变成轮式行走，本发明能够进行人车互换，根据不同环境选择不同的运动方式，提高了环境适应力和工作效率。
Description
【技术领域】
本发明属于机器人领域，具体涉及一种可轮式运动的人形机器人及工作方法。
【背景技术】
目前，机器人已被广泛地研究，而其运动方式为主要研究内容。机器人采用单一的轮式运动方式，其无法适应不规则地面；采用足式的单一运动方式，其无法快速移动，故出现了轮腿式机器人。但现有的轮腿式机器人还存在着结构复杂，生产成本高和变形切换运动方式难等缺点。因此，在机器人技术领域，当前需迫切解决的一个技术问题是能够设计一种结构简单、稳定性好且可灵活切换的轮腿变形机器人。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可轮式运动的人形机器人及工作方法，解决现有机器人单一运动模式的缺陷的问题。
为了达到上述目的，一种可轮式运动的人形机器人包括安装板，安装板上固定有两个机械足，两个机械足镜像对称；
所述机械足包括固定在安装板上的第三U型连接件，第三U型连接件通过矩形连接件连接第二U型连接件，第二U型连接件通过第一U型连接件连接脚底板；
所述第三U型连接件内设置有能够驱动第三U型连接件做俯仰运动的第一舵机，第二U型连接件内设置有能够驱动第二U型连接件做俯仰运动的第二舵机，矩形连接件外侧设置有驱动轮和从动轮，驱动轮通过电机驱动转动，第一U型连接件内设置有能够带动脚底板摆动的第三舵机。
所述第二U型连接件与第一U型连接件纵向垂直设置。
所述脚底板上设置有有用于固定第三舵机的第一舵机支架，矩形连接件的两端分别固定有用于固定第二舵机和第一舵机的第二舵机支架和第三舵机支架。
所述第一U型连接件通过杯式轴承铰接在第一舵机支架上，第二U型连接件和第三U型连接均通过杯式轴承分别铰接在第二舵机支架和第三舵机支架上。
所述第一舵机、第二舵机和第三舵机均通过舵盘分别与第三U型连接件、第二U型连接件和第一U型连接件连接。
所述从动轮通过法兰直线轴承固定在矩形连接件上。
一种可轮式运动的人形机器人的工作方法，采用足式运动时，两个机械足的第一舵机和第二舵机分别控制矩形连接件和第二U型连接件前后摆动，完成前进后退动作，第三舵机控制脚底板左右摆动，两个机械足交替工作，完成向前迈步移动的动作；
采用轮式运动时，两个机械足的第一舵机控制第三U型连接件顺时针旋转90度，第二舵机控制第二U型连接件逆时针旋转90度，保持固定，使驱动轮和从动轮与地面接触，电机控制驱动轮转动，向前运动。
当轮式运动变为足式运动时，两个机械足的第二U型连接件顺时针旋转90度，使脚底板与地面接触，第一舵机控制第三U型连接件逆时针旋转90度，使安装板与地面接触；然后第一舵机控制矩形连接件逆时针旋转180度，第二舵机控制第二U型连接件逆时针旋转180度，完成前滚翻；最后第二舵机控制矩形连接件顺时针旋转90度，第一舵机控制第三U型连接件顺时针旋转90度使机器人直立。
与现有技术相比，本发明能够直立采用机械足行走，也能够通过两个舵机带动，使安装板和脚底板抬起，驱动轮和从动轮与地面接触，变成轮式行走，本发明能够进行人车互换，根据不同环境选择不同的运动方式，提高了环境适应力和工作效率，当采用足式运动时，可变形为人形机器人，当路面平整时，采用轮结构进行行走，本发明具有体积小，能耗低，活动的盲区小，灵活稳定等优点，整个结构简单合理，易于实现变形，能够广泛应用于生产生活的场合。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明足式运动的示意图；
图3为本发明轮式运动的示意图；
图4为本发明足式向轮式切换过程的第一示意图；
图5为本发明足式向轮式切换过程的第二示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1至图5，本发明包括安装板8，安装板8上固定有两个机械足，两个机械足镜像对称；机械足包括固定在安装板8上的第三U型连接件2-3，第三U型连接件2-3通过矩形连接件4连接第二U型连接件2-2，第二U型连接件2-2通过第一U型连接件2-1连接脚底板12，第二U型连接件2-2与第一U型连接件2-1纵向垂直设置，脚底板12上设置有舵机支架1，第一U型连接件2-1通过杯式轴承6铰接在用于固定第三舵机9-3的第一舵机支架1-1上，矩形连接件4的两端分别固定有用于固定第二舵机9-2和第一舵机9-1的第二舵机支架1-2和第三舵机支架1-3，第二U型连接件2-2和第三U型连接件2-3均通过杯式轴承6分别铰接在第二舵机支架1-2和第三舵机支架1-3上，第一舵机9-1、第二舵机9-2和第三舵机9-3均通过舵盘7分别与第三U型连接件2-3、第二U型连接件2-2和第一U型连接件2-1连接。
第三U型连接件2-3内设置有能够驱动第三U型连接件2-3做俯仰运动的第一舵机9-1，第二U型连接件2-2内设置有能够驱动第二U型连接件2-2做俯仰运动的第二舵机9-2，矩形连接件4外侧设置有驱动轮10和从动轮11，驱动轮10通过电机5驱动转动，第一U型连接件2-1内设置有能够带动脚底板12摆动的第三舵机9-3，从动轮11通过法兰直线轴承3固定在矩形连接件4上。
采用足式运动时，两个机械足的第一舵机9-1和第二舵机9-2分别控制矩形连接件4和第二U型连接件2-2前后摆动，完成前进后退动作，第三舵机9-3控制脚底板12左右摆动，两个机械足交替工作，完成向前迈步移动的动作；
采用轮式运动时，两个机械足的第一舵机9-1控制第三U型连接件2-3顺时针旋转90度，第二舵机9-2控制第二U型连接件2-2逆时针旋转90度，保持固定，使驱动轮10和从动轮11与地面接触，电机5控制驱动轮10转动，向前运动。
当轮式运动变为足式运动时，两个机械足的第二U型连接件2-2顺时针旋转90度，使脚底板12与地面接触，第一舵机9-1控制第三U型连接件2-3逆时针旋转90度，使安装板8与地面接触；然后第一舵机9-1控制矩形连接件4逆时针旋转180度，第二舵机9-2控制第二U型连接件2-2逆时针旋转180度，完成前滚翻；最后第二舵机9-2控制矩形连接件4顺时针旋转90度，第一舵机9-1控制第三U型连接件2-3顺时针旋转90度使机器人直立。
本发明的能够根据地面环境要求，可以自主进行人车变形，在平整的环境中运动时，可以变形为车形，采用轮式移动方式，提高运行速度；在不规则地面或复杂环境运动时，可以变形为人形，采用足式移动方式，灵活稳定。整个切换运动方式的变形过程不需要手动操作，具有灵活性和稳定性较好的优点，具有广泛应用的前景。
Claims (6)
1.一种可轮式运动的人形机器人，其特征在于：包括安装板(8)，安装板(8)上固定有两个机械足，两个机械足镜像对称；
所述机械足包括固定在安装板(8)上的第三U型连接件(2-3)，第三U型连接件(2-3)通过矩形连接件(4)连接第二U型连接件(2-2)，第二U型连接件(2-2)通过第一U型连接件(2-1)连接脚底板(12)；
所述第三U型连接件(2-3)内设置有能够驱动第三U型连接件(2-3)做俯仰运动的第一舵机(9-1)，第二U型连接件(2-2)内设置有能够驱动第二U型连接件(2-2)做俯仰运动的第二舵机(9-2)，矩形连接件(4)外侧设置有驱动轮(10)和从动轮(11)，驱动轮(10)通过电机(5)驱动转动，第一U型连接件(2-1)内设置有能够带动脚底板(12)摆动的第三舵机(9-3)；
所述第二U型连接件(2-2)与第一U型连接件(2-1)纵向垂直设置；
所述从动轮(11)通过法兰直线轴承(3)固定在矩形连接件(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种可轮式运动的人形机器人，其特征在于：所述脚底板(12)上设置有用于固定第三舵机(9-3)的第一舵机支架(1-1)，矩形连接件(4)的两端分别固定有用于固定第二舵机(9-2)和第一舵机(9-1)的第二舵机支架(1-2)和第三舵机支架(1-3)。
3.根据权利要求2所述的一种可轮式运动的人形机器人，其特征在于：所述第一U型连接件(2-1)通过杯式轴承(6)铰接在第一舵机支架(1-1)上，第二U型连接件(2-2)和第三U型连接件(2-3)均通过杯式轴承(6)分别铰接在第二舵机支架(1-2)和第三舵机支架(1-3)上。
4.根据权利要求1所述的一种可轮式运动的人形机器人，其特征在于：所述第一舵机(9-1)、第二舵机(9-2)和第三舵机(9-3)均通过舵盘(7)分别与第三U型连接件(2-3)、第二U型连接件(2-2)和第一U型连接件(2-1)连接。
5.权利要求1所述的一种可轮式运动的人形机器人的工作方法，其特征在于：采用足式运动时，两个机械足的第一舵机(9-1)和第二舵机(9-2)分别控制矩形连接件(4)和第二U型连接件(2-2)前后摆动，完成前进后退动作，第三舵机(9-3)控制脚底板(12)左右摆动，两个机械足交替工作，完成向前迈步移动的动作；
采用轮式运动时，两个机械足的第一舵机(9-1)控制第三U型连接件(2-3)顺时针旋转90度，第二舵机(9-2)控制第二U型连接件(2-2)逆时针旋转90度，保持固定，使驱动轮(10)和从动轮(11)与地面接触，电机(5)控制驱动轮(10)转动，向前运动。
6.根据权利要求5所述的一种可轮式运动的人形机器人的工作方法，其特征在于：当轮式运动变为足式运动时，两个机械足的第二U型连接件(2-2)顺时针旋转90度，使脚底板(12)与地面接触，第一舵机(9-1)控制第三U型连接件(2-3)逆时针旋转90度，使安装板(8)与地面接触；然后第一舵机(9-1)控制矩形连接件(4)逆时针旋转180度，第二舵机(9-2)控制第二U型连接件(2-2)逆时针旋转180度，完成前滚翻；最后第二舵机(9-2)控制矩形连接件(4)顺时针旋转90度，第一舵机(9-1)控制第三U型连接件(2-3)顺时针旋转90度使机器人直立。
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