CN108216412B - 一种轮腿式机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮腿式机器人，包括控制板组件、轮部组件、腿部组件、手部组件、髋部运动组件、身体平衡部件和液压系统动力组件，轮部组件包括轮胎、轮胎连接座、交叉轴承、无刷直流减速电机、联轴器、编码器和小腿连接座，小腿连接座和设轮胎的轮胎连接座相连接，无刷直流减速电机上设联轴器和编码器，无刷直流减速电机设轮胎连接座上；小腿连接座上设腿部组件，腿部组件包括小腿杆、大腿杆、膝关节铰链座和腿油缸组件，大腿杆下端和腿油缸组件下端均通过膝关节铰链座与小腿杆上端相连接；大腿杆上端和腿油缸组件上端均与髋部运动组件相连接。行动速度快捷灵活性高，稳定性高，可快速活动于多种活动场地，提高速度效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种仿人机器人。
背景技术
随着仿人机器人的产品发展，越来越多的仿人机器人出现在市场上，然而现有市场上的仿人机器人存着采用双足或双掌的复杂结构，控制复杂，且机器人的行动速度也不够快捷，稳定性差，不利于提高机器人的活动范围与活动灵活性，活动效率低。
发明内容
本发明为解决现有仿人机器人存着采用双足或双掌的复杂结构，控制复杂，且机器人的行动速度也不够快捷，稳定性差，不利于提高机器人的活动范围与活动灵活性，活动效率低等现状而提供的一种结构紧凑、行动速度快捷灵活性高，稳定性高，可快速活动于不同转弯、斜坡、下台阶、避障、滑行等更多活动场地，提高速度效率的轮腿式机器人。
本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种轮腿式机器人，包括控制板组件、其特征在于：包括轮部组件、腿部组件、手部组件、髋部运动组件、身体平衡部件和液压系统动力组件，轮部组件包括轮胎、轮胎连接座、交叉轴承、无刷直流减速电机、联轴器、编码器和小腿连接座，小腿连接座通过交叉轴承和轮胎连接座相连接，轮胎连接座上设轮胎，无刷直流减速电机上设联轴器和控制轮胎运动的编码器，无刷直流减速电机设轮胎连接座上；小腿连接座上设腿部组件，腿部组件包括小腿杆、大腿杆、膝关节铰链座和腿油缸组件，大腿杆下端和腿油缸组件下端均通过膝关节铰链座与小腿杆上端相连接；大腿杆上端和腿油缸组件上端均与髋部运动组件相连接；髋部运动组件与身体平衡部件相连接；所述的身体平衡部件包括主轴、下铰链座、型材固定块、型材架体、电推杆、上铰链轴、油箱框、油箱框上固定座和配重箱，主轴上设滑动轴承，上铰链轴上设铰链滑动轴承，铰链滑动轴承设在上铰链座上，电推杆的推动外端与油箱上固定座相连接，油箱上固定座设在油箱框上端头处，油箱框下端设主轴和下铰链座，主轴设通过滑动轴承设在下铰链座上，电推杆、上铰链轴和配重箱设在型材架体上且背向油箱框一侧位置处，型材架体上设有主控制板。结构紧凑、行动速度快捷灵活性高，稳定性高，可快速活动于不同转弯、斜坡、下台阶、避障、滑行等更多活动场地，提高机器人速度效率。提高身体平衡有效可靠性。
作为优选，所述的髋部运动组件包括固定座侧板、髋油缸组件、固定座、连接板、油缸座和轴承连接件，轴承连接件连接在大腿杆上端相连接，髋油缸组件下端和大腿杆上端相连接，油缸座设在髋油缸组件上端位置处，固定座设在固定座侧板上端处，固定座侧板下端与大腿杆上端相连接。提高髋部运动组件活动灵活性。
作为优选，所述的轴承连接件包括A轴承连接套、B轴承连接套和交叉轴承。提高连接可靠有效性。
作为优选，所述的大腿杆上端设第一连接孔座、第二连接孔座和第三连接孔座，腿油缸组件上端与第一连接孔座相连接，固定座侧板下端与第二连接孔座相连接，髋油缸组件下端与第三连接孔座相连接。提高大腿杆上端的安装可靠有效性，提高与腿部组件和髋部运动组件间的活动灵活有效性。
作为优选，所述的第一连接孔座、第二连接孔座和第三连接孔座这三个孔位共同形成钝角三角形分布结构，其中第一连接孔座设在靠大腿杆最上端位置处，第三连接孔座在三个连接孔座间处于最下部位置处。提高与腿部组件和髋部运动组件间的活动灵活有效性。
作为优选，所述的手部组件包括手、手固定座、前臂杆、肘关节、上臂杆、上臂铰链、电推杆、A蜗轮蜗杆减速电机和B蜗轮蜗杆减速电机，手通过手固定座连接在前臂杆前端，前臂杆后端通过肘关节与上臂杆前端相连接，上臂杆上设电推杆，上臂杆后端及电推杆后端与上臂铰链相连接，上臂铰链另一端与A蜗轮蜗杆减速电机相连接，A蜗轮蜗杆减速电机和B蜗轮蜗杆减速电机之间设传动块和固定套；手部组件完成手肘部的转动、手上臂的转动和整个手臂的摆动三个自由度活动。提高手部组件的活动灵活有效性。
作为优选，所述的A蜗轮蜗杆减速电机上设有外固定套，外固定套内设轴承，外固定套一端设端盖和A蜗轮蜗杆减速电机固定盖，外固定套另一端设B蜗轮蜗杆减速电机固定板。提高固定连接有效稳定性。
作为优选，所述的液压系统动力组件包括油箱、过滤器、油泵、溢流阀、球型蓄能器、高响应电磁阀、伺服控制阀、腿部油缸和髋部油缸，液压系统为油缸提供动力，并通过伺服控制阀实现控制腿部和髋部的运动。提高液压驱动稳定可靠性。
作为优选，所述的控制板组件上电连接有机器人感应传感器，机器人感应传感器包括视觉传感器、距离传感器、压力传感器、触觉传感器、接近传感器、陀螺仪和轮部编码器，感应实现机器人身体包括运动平衡、避障、上下单边斜坡、弹跳、搬运货物和室外滑行的动作运动。提高感应控制灵活有效性。
本发明的有益效果是：结构紧凑、行动速度快捷灵活性高，稳定性高，可快速活动于不同转弯、斜坡、下台阶、避障、滑行等更多活动场地，提高机器人速度效率。具有运动快速灵活，有超强的弹跳能力。它有如下功能：快速加速滑行和制动，运动过程中的转弯和原地高速转弯，单轮过斜坡，搬运货物，快速下台阶，室外滑行，弹跳。本发明结构紧凑，控制方便，稳定性好，可操作性强。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
图1是本发明轮腿式机器人中轮部组件的结构示意图。
图2是本发明轮腿式机器人中轮部组件和腿部组件安装在一起的结构示意图。
图3 是本发明轮腿式机器人中手部组件的结构示意图。
图4是图3中A处放大结构示意图。
图5发明轮腿式机器人中轮部组件、腿部组件、手部组件和髋部运动组件安装在一起的结构示意图。
图6是图5基础上安装了身体平衡部件的的结构示意图。
图7是图6的左视结构示意图。
具体实施方式
图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示的实施例中，一种轮腿式机器人，包括控制板组件、包括轮部组件、腿部组件、手部组件、髋部运动组件、身体平衡部件和液压系统动力组件，轮部组件包括轮胎10、轮胎连接座11、交叉轴承12、无刷直流减速电机14、联轴器15、编码器16和小腿连接座13，小腿连接座13通过交叉轴承12和轮胎连接座11相连接，轮胎连接座11上安装轮胎10，无刷直流减速电机14上安装联轴器15和控制轮胎10运动的编码器16，无刷直流减速电机14安装轮胎连接座12上；小腿连接座12上安装腿部组件，腿部组件包括小腿杆20、大腿杆30、膝关节铰链座31和腿油缸组件32，大腿杆30下端和腿油缸组件32下端均通过膝关节铰链座31与小腿杆20上端相连接；大腿杆30上端和腿油缸组件32上端均与髋部运动组件相连接。髋部运动组件包括固定座侧板51、髋油缸组件50、固定座482、连接板481、油缸座53和轴承连接件52，轴承连接件52连接在大腿杆30上端相连接，髋油缸组件50下端和大腿杆30上端相连接，油缸座53安装在髋油缸组件50上端位置处，固定座482设在固定座侧板51上端处，固定座侧板51下端与大腿杆上端相连接。轴承连接件52包括A轴承连接套、B轴承连接套和交叉轴承。大腿杆30上端设第一连接孔座33、第二连接孔座34和第三连接孔座35，腿油缸组件32上端与第一连接孔座33相连接，固定座侧板51下端与第二连接孔座34相连接，髋油缸组件50下端与第三连接孔座35相连接。第一连接孔座、第二连接孔座和第三连接孔座这三个孔位共同形成钝角三角形分布结构，其中第一连接孔座33设在靠大腿杆最上端位置处，第三连接孔座35在三个连接孔座间处于最下部位置处。手部组件（见图3、图4）包括手40、手固定座41、前臂杆42、肘关节、上臂杆45、上臂铰链47、电推杆46、A蜗轮蜗杆减速电机48和B蜗轮蜗杆减速电机49，手40通过手固定座41连接在前臂杆42前端，前臂杆42后端通过肘关节与上臂杆45前端相连接，上臂杆45上设电推杆46，上臂杆45后端及电推杆后端与上臂铰链47相连接，上臂铰链47另一端与A蜗轮蜗杆减速电机48相连接，A蜗轮蜗杆减速电机48和B蜗轮蜗杆减速电机49之间安装传动块492和固定套；手部组件完成手肘部的转动、手上臂的转动和整个手臂的摆动三个自由度活动。肘关节包括A肘关节43和B肘关节44，A肘关节43和前臂杆42相连接，B肘关节44和上臂杆45相连接，A蜗轮蜗杆减速电机48上安装有外固定套484，外固定套484内设轴承483，外固定套484一端设端盖482和A蜗轮蜗杆减速电机固定盖481，外固定套484另一端设B蜗轮蜗杆减速电机固定板491。身体平衡部件包括主轴、下铰链座、型材固定块、型材架体80、电推杆81、上铰链轴71、油箱框70、油箱框上固定座71和配重箱61，主轴上设滑动轴承，上铰链轴83上设铰链滑动轴承，铰链滑动轴承设在上铰链座82上，电推杆81的推动外端与油箱上固定座71相连接，油箱上固定座71设在油箱框70上端头处，油箱框70下端设主轴和下铰链座，主轴设通过滑动轴承设在下铰链座上，电推杆81、上铰链轴83和配重箱61安装在型材架体80上且背向油箱框70一侧位置处，型材架体80上安装有主控制板60。液压系统动力组件包括油箱、过滤器、油泵、溢流阀、球型蓄能器、高响应电磁阀、伺服控制阀、腿部油缸和髋部油缸，液压系统为油缸提供动力，并通过伺服控制阀实现控制腿部和髋部的运动。控制板组件上电连接有机器人感应传感器，机器人感应传感器包括视觉传感器、距离传感器、压力传感器、触觉传感器、接近传感器、陀螺仪和轮部编码器，感应实现机器人身体包括运动平衡、避障、上下单边斜坡、弹跳、搬运货物和室外滑行的动作运动。机器人上安装有蓄电池和充电装置90，各电机控制模块的控制主板60。控制主板60为各电机提供驱动动力控制，通过控制模块的控制主板实现手部件三个自由度动作和身体平衡部件重心调整功能，同时通过液压控制模块和控制主板实现对腿部和髋部的运动控制
在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种轮腿式机器人，包括控制板组件、其特征在于：包括轮部组件、腿部组件、手部组件、髋部运动组件、身体平衡部件和液压系统动力组件，轮部组件包括轮胎、轮胎连接座、交叉轴承、无刷直流减速电机、联轴器、编码器和小腿连接座，小腿连接座通过交叉轴承和轮胎连接座相连接，轮胎连接座上设轮胎，无刷直流减速电机上设联轴器和控制轮胎运动的编码器，无刷直流减速电机设轮胎连接座上；小腿连接座上设腿部组件，腿部组件包括小腿杆、大腿杆、膝关节铰链座和腿油缸组件，大腿杆下端和腿油缸组件下端均通过膝关节铰链座与小腿杆上端相连接；大腿杆上端和腿油缸组件上端均与髋部运动组件相连接；髋部运动组件与身体平衡部件相连接；所述的身体平衡部件包括主轴、下铰链座、型材固定块、型材架体、电推杆、上铰链轴、油箱框、油箱框上固定座和配重箱，主轴上设滑动轴承，上铰链轴上设铰链滑动轴承，铰链滑动轴承设在上铰链座上，电推杆的推动外端与油箱上固定座相连接，油箱上固定座设在油箱框上端头处，油箱框下端设主轴和下铰链座，主轴设通过滑动轴承设在下铰链座上，电推杆、上铰链轴和配重箱设在型材架体上且背向油箱框一侧位置处。
2.按照权利要求1所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的髋部运动组件包括固定座侧板、髋油缸组件、固定座、连接板、油缸座和轴承连接件，轴承连接件连接在大腿杆上端相连接，髋油缸组件下端和大腿杆上端相连接，油缸座设在髋油缸组件上端位置处，固定座设在固定座侧板上端处，固定座侧板下端与大腿杆上端相连接，连接板与固定座相连接。
3.按照权利要求2所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的轴承连接件包括A轴承连接套、B轴承连接套和交叉轴承。
4.按照权利要求1所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的大腿杆上端设第一连接孔座、第二连接孔座和第三连接孔座，腿油缸组件上端与第一连接孔座相连接，固定座侧板下端与第二连接孔座相连接，髋油缸组件下端与第三连接孔座相连接。
5.按照权利要求4所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的第一连接孔座、第二连接孔座和第三连接孔座这三个孔位共同形成钝角三角形分布结构，其中第一连接孔座设在靠大腿杆最上端位置处，第三连接孔座在三个连接孔座间处于最下部位置处。
6.按照权利要求1所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的手部组件包括手、手固定座、前臂杆、肘关节、上臂杆、上臂铰链、电推杆、A蜗轮蜗杆减速电机和B蜗轮蜗杆减速电机，手通过手固定座连接在前臂杆前端，前臂杆后端通过肘关节与上臂杆前端相连接，上臂杆上设电推杆，上臂杆后端及电推杆后端与上臂铰链相连接，上臂铰链另一端与A蜗轮蜗杆减速电机相连接，A蜗轮蜗杆减速电机和B蜗轮蜗杆减速电机之间设传动块和固定套；手部组件完成手肘部的转动、手上臂的转动和整个手臂的摆动三个自由度活动。
7.按照权利要求6所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的A蜗轮蜗杆减速电机上设有外固定套，外固定套内设轴承，外固定套一端设端盖和A蜗轮蜗杆减速电机固定盖，外固定套另一端设B蜗轮蜗杆减速电机固定板。
8.按照权利要求1所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的液压系统动力组件包括油箱、过滤器、油泵、溢流阀、球型蓄能器、高响应电磁阀、伺服控制阀、腿部油缸和髋部油缸，液压系统为油缸提供动力，并通过伺服控制阀实现控制腿部和髋部的运动。
9.按照权利要求1所述的轮腿式机器人，其特征在于：所述的控制板组件上电连接有机器人感应传感器，机器人感应传感器包括视觉传感器、距离传感器、压力传感器、触觉传感器、接近传感器、陀螺仪和轮部编码器，感应实现机器人身体包括运动平衡、避障、上下单边斜坡、弹跳、搬运货物和室外滑行的动作运动。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20231102 Address after: No. 809, Central Avenue, Jiaojiang District, Taizhou City, Zhejiang Province, 318001 Applicant after: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER CO., LTD. TAIZHOU POWER SUPPLY Co. Address before: Room B027, Block B, Building 1301-1, 13th Floor, Wanjiali International Mall Project, No. 99, Section 1, Wanjiali Middle Road, Dongtundu Street, Furong District, Changsha City, Hunan Province, 410000 Applicant before: Changsha Yingrui Intellectual Property Operation Co.,Ltd. |
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