CN108909873B - 着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人 - Google Patents

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Abstract

一种着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，包括：机身和在机身侧壁环绕设置的多组机械腿，该机械腿能够将着陆功能和行走功能相分离；机身与机械腿之间设有机身杆件；每组机械腿包括：通过球副相连的并联机构和足垫。本发明采用腿式结构，比起轮式或履带式结构具有更强的越障能力；腿部采用并联结构，比起串联腿结构具有更强的承载能力；腿部上方的并联机构的支链使其可以实现腿足端点的三维空间运动；腿部下方被动的球副，具有局部地形适应能力；整个机构在移位探测时，机身具有三维的移动能力和三维的转动能力，具有较强的姿态调整能力。

Description

着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人
技术领域
本发明涉及的是一种行走机器人领域的技术，具体是一种着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人。
背景技术
地外星体探测，是人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。巡视机器人能够代替人类进入人类难以涉足的区域，保护人类生命财产安全。现有技术的巡视机器人多为车轮式、履带式和腿足式，其中：腿足式机器人多为串联机构，该种机器人的承载能力有限，难以承受巨大的冲击力。具有调姿与行走功能的机器人存在行走时灵活性不高的问题。随着人类对未来地外星体的基地建设的要求以及危险作业的要求，提出一种集折叠展开、着陆缓冲、地形适应、姿态调整和行走移位五大功能于一身的机器人，并将其着陆与行走功能分离，进一步提升其稳定性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，将着陆与行走功能分离，提供操作更加稳定、缓冲效果更优的腿式机器人。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：机身和在机身侧壁环绕设置的多组机械腿实现整体三自由度移动，该机械腿能够将着陆功能和行走功能相分离。
所述的机身与机械腿之间设有机身杆件。
所述的每组机械腿包括：通过球副相连的并联机构和足垫。
所述的并联机构包括：一组着陆链、一组行走链和两组配合链，其中：两组配合链分别位于着陆链的两侧且与着陆链上的支撑座通过球副相连以实现相对支撑座的三自由度转动，行走链位于机身和着陆链之间且与着陆链固定连接，着陆链和配合链分别与机身杆件通过转动副连接，行走链与机身杆件通过虎克铰连接。
所述的着陆链上设有环形杆件，其内部设有火工锁定装置，其末端通过球副与足垫相连以实现三自由度转动。
所述的每组配合链包括：两根通过虎克铰连接的杆件。
所述的行走链包括：两根通过移动副连接的杆件。
所述的机身设有伺服电机。
所述的配合链和行走链与机身杆件连接的转动副处设有驱动副，通过向转动副提供转动驱动力以带动驱动副。
所述的转动驱动力具体通过液压马达、旋转电机驱动减速器和/或旋转电机通过蜗轮蜗杆提供。
所述的着陆链、配合链和环形杆件的内部设有缓冲结构。
技术效果
与现有技术相比，本发明采用腿式结构，比起轮式或履带式结构具有更强的越障能力；腿部采用并联结构，比起串联腿结构具有更强的承载能力；腿部上方的并联机构的支链使其可以实现腿足端点的三维空间运动；腿部下方被动的球副，具有局部地形适应能力；整个机构在移位探测时，机身具有三维的移动能力和三维的转动能力，具有较强的姿态调整能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为机械腿的结构示意图；
图3为图2侧视图；
图中：机身100、机械腿101、机身杆件200、并联机构201、足垫202、着陆链A、行走链B、配合链C、支撑座203、环形杆件204、第一杆件205、第二杆件206、第三杆件207、第四杆件208、连杆209。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：机身100和在机身侧壁环绕设置的多组机械腿101实现整体三自由度移动，该机械腿101能够将着陆功能和行走功能相分离。
所述的机身100与机械腿101之间设有机身杆件200。
如图2和图3所示，所述的每组机械腿101包括：通过球副相连的并联机构201和足垫202。
所述的并联机构201包括：一组着陆链A、一组行走链B和两组配合链C，其中：两组配合链C～D分别位于着陆链A的两侧且与着陆链A上的支撑座203通过球副相连以实现相对支撑座203的三自由度转动，行走链B位于机身100和着陆链A之间且与着陆链A固定连接，着陆链A和配合链C分别与机身杆件200通过转动副连接，行走链B与机身杆件200通过虎克铰连接。
所述的着陆链A上设有环形杆件204，其内部设有火工锁定装置，其末端通过球副与足垫202相连以实现三自由度转动。，当火工装置解锁后，环形杆件204与着陆链A中的连杆209将脱落。
所述的每组配合链C包括：通过虎克铰连接的第一杆件205和第二杆件206。
所述的行走链B包括：通过移动副连接的第三杆件207和第四杆件208。
所述的机身设有伺服电机。
所述的配合链C和行走链B与机身杆件200连接的转动副处设有驱动副，通过向转动副提供转动驱动力以带动驱动副。
所述的转动驱动力具体通过液压马达、旋转电机驱动减速器和/或旋转电机通过蜗轮蜗杆提供。
所述的着陆链A、配合链C和环形杆件204的内部设有缓冲结构。
所述的机器人在机器人着陆时，配合链C处于死点位置且转动副与相应各链处于轴线垂直位置保证冲击力与驱动轴线垂直起保护作用，着陆链A和配合链C共同实现折叠展开与着陆缓冲功能；在机器人行走时，先让着陆链A两端的火工锁定装置解锁，提供驱动力使行走链B和配合链C共同实现位移和姿态调整以适应地形。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征在于，包括：机身和在机身侧壁环绕设置的多组机械腿，该机械腿能够将着陆功能和行走功能相分离；所述的机身与机械腿之间设有机身杆件；所述的每组机械腿包括：通过球副相连的并联机构和足垫；
所述的并联机构包括：一组着陆链、一组行走链和两组配合链，其中：两组配合链分别位于着陆链的两侧且与着陆链上的支撑座通过球副相连以实现相对支撑座的三自由度转动，行走链位于机身和着陆链之间且与着陆链固定连接，着陆链和配合链分别与机身杆件通过转动副连接，行走链与机身杆件通过虎克铰连接；
所述的着陆链上设有环形杆件，其内部设有火工锁定装置，其末端通过球副与足垫相连以实现三自由度转动，在机器人着陆时，配合链处于死点位置且转动副与相应各链处于轴线垂直位置保证冲击力与驱动轴线垂直起保护作用，着陆链和配合链共同实现折叠展开与着陆缓冲功能；在机器人行走时，先让着陆链两端的火工锁定装置解锁，提供驱动力使行走链和配合链共同实现位移和姿态调整以适应地形。
2.根据权利要求1所述的着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征是，所述的每组配合链包括：两根通过虎克铰连接的杆件。
3.根据权利要求2所述的着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征是，所述的行走链包括：两根通过移动副连接的杆件。
4.根据权利要求1所述的着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征是，所述的机身设有伺服电机。
5.根据权利要求3所述的着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征是，所述的配合链和行走链与机身杆件连接的转动副处设有驱动副，通过向转动副提供转动驱动力以带动驱动副。
6.根据权利要求5所述的着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征是，所述的转动驱动力具体通过液压马达、旋转电机驱动减速器和/或旋转电机通过蜗轮蜗杆提供。
7.根据权利要求1所述的着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征是，所述的着陆链、配合链和环形杆件的内部设有缓冲结构。
8.根据权利要求1所述的着陆与行走功能分离的腿式巡视机器人，其特征是，所述的多组机械腿为四组。
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