CN107651033A - 一种腿轮混合式液压机械腿 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腿轮混合式液压机械腿，其中，包括：基座、支撑件、摆动机构、调节机构和支脚，所述摆动机构和所述调节机构设置在所述基座的两侧，所述支脚连接在所述摆动机构的下端，所述调节机构包括液压伸缩杆和连接架，所述连接架枢接在所述支撑件上，所述液压伸缩杆的两端分别枢接在所述基座和所述连接架上，所述摆动机构的活动杆枢接在所述支撑件上，且在所述连接架内摆动，所述活动杆与所述支撑件之间设置液压驱动杆。本发明提供的腿轮混合式液压机械腿运行平稳，且具有腿轮两种行进方式。

Description

一种腿轮混合式液压机械腿

技术领域

本发明涉及机械腿技术领域，具体涉及一种腿轮混合式液压机械腿。

背景技术

随着科技的发展，机器人的应用范围越来越广，足式机器人由于拥有多种步态和一定的越障功能，相对于轮式、履带式和蠕动式机器人应用范围更加广泛，特别是在复杂地形条件下进行探险、勘察等领域都能得到广泛的应用。轮式机器人近年来也得到了很好的发展，世界各大机器人厂商都发布了自己的服务式轮式机器人，轮式机器人的行进控制技术已经比较完善。然而，轮式机器人存在的一个较为明显的劣质在于其行走空间仅限于平坦路面，无法完成山地行走、跨越障碍等任务。

然而，足式机械腿虽然具有能够克服复杂路面条件的种种优点，但是控制较为复杂，能源消耗也较大，在平坦路面上若仍然采用足式前进方式则会导致不必要的能源消耗。同时，足式前进方式在平坦地面上的行走速度和效率都不及普通的轮式机器人。但是轮式机器人又无法在崎岖山路等复杂路面环境下行走。这就使得研究人员开始寻找两种行进方式的契合点，克服各自的劣势，发挥各自行进方式的优势。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种运行平稳，且具有腿轮两种行进方式的腿轮混合式液压机械腿。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种腿轮混合式液压机械腿，其中，包括：基座、支撑件、摆动机构、调节机构和支脚，所述摆动机构和所述调节机构设置在所述基座的两侧，所述支脚连接在所述摆动机构的下端，所述调节机构包括液压伸缩杆和连接架，所述连接架枢接在所述支撑件上，所述液压伸缩杆的两端分别枢接在所述基座和所述连接架上，所述摆动机构的活动杆枢接在所述支撑件上，且在所述连接架内摆动，所述活动杆与所述支撑件之间设置液压驱动杆。

进一步地，所述摆动机构还包括摆动杆和连接杆，所述摆动杆枢接在所述基座的固定轴上，所述连接杆的两端分别枢接在所述摆动杆和所述活动杆上。

进一步地，所述连接架为通过销轴相互连接的两个三角架结构，所述连接架内部为空腔。

更进一步地，所述三角架结构包括首尾相接的第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂，所述第一连接臂和第二连接臂之间通过上拐角部连接，所述第二连接臂和所述第三连接臂之间通过下拐角部连接，所述第一连接臂和所述第三连接臂之间通过铰接部连接。

更进一步地，所述铰接部通过销轴枢接在所述支撑件的一端。

更进一步地，所述下拐角部和所述支脚之间活动连接有辅助支腿。

更进一步地，所述活动杆包括相互连接的上段直线杆和下段直线杆，所述上段直线杆从所述空腔向上延伸。

更进一步地，所述支脚包括活动脚架、电机、连接轴和两个轮子，所述连接轴贯通所述活动脚架的两侧，两个轮子连接在所述连接轴上，所述电机连接在所述连接轴的一端。

更进一步地，两个轮子的中心均具有安装柱，所述安装柱与所述连接轴可拆卸连接。

更进一步地，所述辅助支腿和所述下段直线杆长度相等且相互平行。

从上述的技术方案可以看出，本发明的优点是：

结构简单，运行稳定，在复杂路面条件下，可以采用足式前进行方式，在平坦的路面，可以采用轮式前进方式，提高行进速度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的前进状态的结构示意图。

图3是本发明的连接架的立体结构示意图。

图4是本发明的连接架的主视图。

图5是本发明的支脚的局部结构示意图。

图6是本发明的轮子的安装结构的剖视图。

图7是本发明的图6的局部剖视图。

图8是本发明的基座的右视图。

图中标记为：基座-1、左盖板-11、右盖板-12、活动腔-13、连接块-14、凸台-15、伸出座-16、固定轴-17、安装孔-18、摆动机构-2、摆动杆-21、连接杆-22、活动杆-23、上段直线杆-231、下段直线杆-232、凸起部-233、液压驱动杆-24、调节机构-3、液压伸缩杆-31、连接架-32、第一连接臂-321、第一侧腔-3211、第二连接臂-322、第二侧腔-3221、第三连接臂-323、第三侧腔-3231铰接部-324、上拐角部-325、下拐角部-326、支脚-4、活动脚架-41、左连接凸耳-411、右连接凸耳-412、防滑凸起-413、电机-42、轮子-43、安装槽-431、开口腔-432、安装柱-44、连接轴-45、支撑件-5、辅助支腿-6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1至图8，如图1所示的一种腿轮混合式液压机械腿，包括：基座1、支撑件5、摆动机构2、调节机构3和支脚4，所述摆动机构2和所述调节机构3设置在所述基座1的两侧，所述支脚4连接在所述摆动机构2的下端，所述调节机构3包括液压伸缩杆31和连接架32，所述连接架32枢接在所述支撑件5上，所述液压伸缩杆31的两端分别枢接在所述基座1和所述连接架32上，所述摆动机构2的活动杆23枢接在所述支撑件5上，且在所述连接架32内摆动，所述活动杆23与所述支撑件5之间设置液压驱动杆24，通过所述摆动机构2和所述调节机构3可使得所述支脚4抬起移动，实现前进，所述基座1两侧的摆动机构2和所述调节机构3共同动作，实现机器人的前进，运行平稳。

如图2所示，所述摆动机构2还包括摆动杆21和连接杆22，所述摆动杆21枢接在所述基座1的固定轴17上，所述连接杆22的两端分别枢接在所述摆动杆21和所述活动杆23上。

如图3所示，所述连接架32为通过销轴相互连接的两个三角架结构，所述连接架32内部为空腔。

如图3和图4所示，所述三角架结构包括首尾相接的第一连接臂321、第二连接臂322和第三连接臂323，所述第一连接臂321和第二连接臂322之间通过上拐角部325连接，所述第二连接臂322和所述第三连接臂323之间通过下拐角部326连接，所述第一连接臂321和所述第三连接臂323之间通过铰接部324连接。

两个第一连接臂321之间具有与所述空腔相贯通的第一侧腔3211，两个第二连接臂322之间具有与所述空腔相贯通的第二侧腔3221，两个第三连接臂323之间具有与所述空腔相贯通的第三侧腔3231。

具体的，所述第二连接臂322的长度大于所述第一连接臂321的长度。

具体的，所述第二连接臂322的长度大于所述第三连接臂323的长度。

如图2和图4所示，所述铰接部324通过销轴枢接在所述支撑件5的一端，可以通过所述液压伸缩杆31的作用，使得所述连接架32绕所述铰接部324设置的销轴旋转，调整所述连接架32的倾斜角度。

所述下拐角部326和所述支脚4之间活动连接有辅助支腿6，使得所述支脚4动作平稳。

如图2所示，所述活动杆23包括相互连接的上段直线杆231和下段直线杆232，所述上段直线杆231从所述空腔向上延伸，所述上段直线杆231和所述下段直线杆232之间具有凸起部233，所述凸起部233通过销轴枢接在所述支撑件5的一端。

所述上段直线杆231通过所述第二侧腔3221延伸到所述空腔的外侧。

如图5和图6所示，所述支脚4包括活动脚架41、电机42、连接轴45和两个轮子43，所述连接轴45贯通所述活动脚架41的两侧，两个轮子43连接在所述连接轴45上，所述电机42连接在所述连接轴45的一端，两个轮子43均位于所述活动脚架41的下侧，所述电机42驱动所述轮子43旋转，所述电机42的输出轴与所述连接轴45通过联轴器进行连接。

具体的，如图7所示，所述轮子43的一侧具有开口腔432，所述电机42位于所述开口腔432内，所述轮子43的外周上具有安装槽431，所述安装槽431内套设有橡胶环，减小了对所述轮子43和所述电机42的震动，从而延长了电机42和所述轮子43的使用寿命。

两个轮子43的中心均具有安装柱44，所述安装柱44与所述连接轴45可拆卸连接，具体的，所述安装柱44的内孔呈矩形，与所述连接轴45相适应，通过拆卸安装两个轮子43可实现足式行进和轮式行进两种行进方式之间切换，克服足式行进和轮式行进各自的劣势，发挥各自行进方式的优势。

如图5所示，所述活动脚架41的下端具有防滑凸起413，拆卸两个轮子43后，所述活动脚架41的下端可支撑地面，所述防滑凸起413用于提高足式行进方式中所述活动脚架41的与地面的摩擦力。

如图2所示，所述活动脚架41的上端具有左连接凸耳411和右连接凸耳412，所述下段直线杆232枢接在所述左连接凸耳411上，所述辅助支腿6枢接在所述右连接凸耳412上。

所述辅助支腿6和所述下段直线杆232长度相等且相互平行。

如图8所示，所述基座1包括左盖板11、右盖板12和连接块14，所述左盖板11和右盖板12之间具有连接块14，所述左盖板11和右盖板12与所述连接块14通过螺钉连接，所述左盖板11和右盖板12之间还具有活动腔13，所述固定轴17连接在所述左盖板11和右盖板12之间，且位于所述活动腔13内，所述摆动杆21的一端位于所述活动腔13内。

所述基座1的前后两侧均设置有固定在所述左盖板11和右盖板12上的凸台15和伸出座16，所述伸出座16位于所述凸台15的下侧，所述支撑件5固定在所述伸出座16上。

所述基座1具有安装孔18，所述安装孔18贯通所述基座1的前后两侧面，所述安装孔18用于将所述腿轮混合式液压机械腿与机器人连接。

优选的，所述左盖板11和右盖板12呈正六边形。

本发明提供的腿轮混合式液压机械腿可用于四足或六足机器人，使用时，通过液压系统的搭建和合理的步态规划，可以完成足式行进方式，具体的，通过所述液压伸缩杆31的伸缩可使得所述连接架32调节倾斜的角度，通过所述液压驱动杆24的伸缩，可使得所述活动杆23绕所述凸起部233摆动，所述液压伸缩杆31和所述液压驱动杆24协调动作，使得所述活动脚架41抬起，摆动到合适的角度采用足式行进方式前进，大大提高了前进的平稳性和安全性，能够适应地面的不同高度状况。

当机器人行走在平坦路面上时，通过所述电机42驱动所述轮子43旋转，使得所述腿轮混合式液压机械腿实现轮式行进方式前进，加快前进的速度。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，包括：基座(1)、支撑件(5)、摆动机构(2)、调节机构(3)和支脚(4)，所述摆动机构(2)和所述调节机构(3)设置在所述基座(1)的两侧，所述支脚(4)连接在所述摆动机构(2)的下端，所述调节机构(3)包括液压伸缩杆(31)和连接架(32)，所述连接架(32)枢接在所述支撑件(5)上，所述液压伸缩杆(31)的两端分别枢接在所述基座(1)和所述连接架(32)上，所述摆动机构(2)的活动杆(23)枢接在所述支撑件(5)上，且在所述连接架(32)内摆动，所述活动杆(23)与所述支撑件(5)之间设置液压驱动杆(24)。

2.根据权利要求1所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述摆动机构(2)还包括摆动杆(21)和连接杆(22)，所述摆动杆(21)枢接在所述基座(1)的固定轴(17)上，所述连接杆(22)的两端分别枢接在所述摆动杆(21)和所述活动杆(23)上。

3.根据权利要求1所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述连接架(32)为通过销轴相互连接的两个三角架结构，所述连接架(32)内部为空腔。

4.根据权利要求3所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述三角架结构包括首尾相接的第一连接臂(321)、第二连接臂(322)和第三连接臂(323)，所述第一连接臂(321)和第二连接臂(322)之间通过上拐角部(325)连接，所述第二连接臂(322)和所述第三连接臂(323)之间通过下拐角部(326)连接，所述第一连接臂(321)和所述第三连接臂(323)之间通过铰接部(324)连接。

5.根据权利要求4所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述铰接部(324)通过销轴枢接在所述支撑件(5)的一端。

6.根据权利要求5所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述下拐角部(326)和所述支脚(4)之间活动连接有辅助支腿(6)。

7.根据权利要求6所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述活动杆(23)包括相互连接的上段直线杆(231)和下段直线杆(232)，所述上段直线杆(231)从所述空腔向上延伸。

8.根据权利要求6所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述支脚(4)包括活动脚架(41)、电机(42)、连接轴(45)和两个轮子(43)，所述连接轴(45)贯通所述活动脚架(41)的两侧，两个轮子(43)连接在所述连接轴(45)上，所述电机(42)连接在所述连接轴(45)的一端。

9.根据权利要求8所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，两个轮子(43)的中心均具有安装柱(44)，所述安装柱(44)与所述连接轴(45)可拆卸连接。

10.根据权利要求7所述的腿轮混合式液压机械腿，其特征在于，所述辅助支腿(6)和所述下段直线杆(232)长度相等且相互平行。