CN108910087A - 具有被动支链的腿式着陆巡视机器人 - Google Patents

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郭为忠
林荣富
唐佑远
赵常捷
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    • B64G1/16—Extraterrestrial cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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Abstract

一种具有被动支链的腿式着陆巡视机器人，包括：机身和绕机身轴线设置的多套机械腿，该机械腿能够灵活调姿并缓解着陆的冲击力；机械腿包括：并联机构和足垫，二者通过球副相连以实现足垫的三维转动。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

具有被动支链的腿式着陆巡视机器人
技术领域
本发明涉及的是一种行走机器人领域的技术，具体是一种具有被动支链的腿式着陆巡视机器人。
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。现有技术具有调姿与行走功能的着陆器存在行走灵活性不高，以及着陆缓冲阶段难以承受巨大冲击力的问题。随着人类对未来地外星体的基地建设的要求，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对扩大地外星体的探测范围变得越来越迫切。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种具有被动支链的腿式着陆巡视机器人，采用腿式着陆巡视机器人，具有较强的承载能力、姿态调整能力以及越障能力。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：机身和绕机身轴线设置的多套机械腿，该机械腿能够灵活调姿并缓解着陆的冲击力。
所述的机械腿包括：并联机构和足垫，二者通过球副相连以实现足垫的三维转动。
所述的并联机构包括：分别通过转动副与机身转动连接的一套被动支链和三套主动支链，其中：转动副与其相连接的杆件的轴线垂直，主动支链通过球副与被动支链上设有的平台相连。
所述的并联机构的各支链的内部均含缓冲结构。
所述的被动支链包括：三根依次通过转动副相连的杆件，其中：第三杆件通过球副与足垫相连。
所述的主动支链包括：两根通过虎克铰相连的杆件，其虎克铰与机身可通过电磁插销进行定位。
所述的电磁插销由电磁开关控制其伸缩，在着陆阶段定位机械腿以防止电机受到过大的冲击力。
所述的机身设有伺服电机，该电机通过蜗轮蜗杆驱动以带动机械腿运动。
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，使足垫具有三维转动能力，从而使腿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为本实施例的结构示意图；
图2为本实施例的机械腿在着陆阶段的结构示意图；
图3为本实施例的机械腿的正视图；
图4为本实施例的机械腿的测设图；
图中：机身100、机械腿200、并联机构210、足垫230、被动支链211、第一至第三主动支链212～214、平台215、第一至第三杆件216～218、第一和第二连杆219～220、电磁插销221。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：机身100和绕机身轴线设置的四套机械腿200，该机械腿200能够灵活调姿并缓解着陆的冲击力。
如图2至图4所示，所述的机械腿200包括：并联机构210和足垫230，二者通过球副相连以实现足垫230的三维转动。
所述的并联机构210包括：一套被动支链211和三套主动支链212～214，其中：四者通过转动副与机身100转动相连且转动副与相应支链的轴线垂直，主动支链212～214通过球副与被动支链211上设有的平台215相连。
所述的并联机构210的各支链的内部均含缓冲结构。
所述的被动支链211包括：三根依次通过转动副相连的杆件216～218，其中：第三杆件218通过球副与足垫230相连。
所述的主动支链212～214包括：两根通过虎克铰相连的连杆219～220，其与机身通过电磁插销进行定位。
所述的电磁插销由电磁开关控制其伸缩，在着陆阶段定位机械腿以防止电机受到过大的冲击力。
所述的机身设有伺服电机，该电机通过蜗轮蜗杆驱动以带动机械腿运动。
上述装置通过以下方式完成六个自由度的运动：
着陆阶段：机身100通过电磁插销与主动支链212～214连接并定位，主动支链在着陆阶段处于死点或边界奇异位置且转动副与相应支链的轴线垂直，使冲击力不对转动副产生扭矩，从而保护驱动器。
着陆后：电磁插销处于缩回状态，转动副处的电机使主动支链开始受力并支撑机身，实现行走移位的功能。
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 (4)

1.一种具有被动支链的腿式着陆巡视机器人，其特征在于，包括：机身和绕机身轴线设置的多套机械腿，该机械腿能够灵活调姿并缓解着陆的冲击力；所述的机械腿包括：并联机构和足垫，二者通过球副相连以实现足垫的三维转动；
所述的并联机构包括：分别通过转动副与机身转动连接的一套被动支链和三套主动支链，其中：转动副与其相连接的杆件的轴线垂直，主动支链通过球副与被动支链上设有的平台相连；
所述的被动支链包括：三根依次通过转动副相连的杆件，其中：第三杆件通过球副与足垫相连；
所述的主动支链包括：两根通过虎克铰相连的杆件，虎克铰与机身通过电磁插销进行定位。
2.根据权利要求1所述的具有被动支链的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的并联机构的各支链的内部均含缓冲结构。
3.根据权利要求1所述的具有被动支链的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的电磁插销由电磁开关控制其伸缩，在着陆阶段定位机械腿以防止电机受到过大的冲击力。
4.根据权利要求1所述的具有被动支链的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的机身设有伺服电机，该电机通过蜗轮蜗杆驱动以带动机械腿运动。
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