CN108910088B - 着陆行走一体化机器人 - Google Patents

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Abstract

一种着陆行走一体化机器人，包括：机身和在机身侧壁环绕设置的多个机械腿实现整体三自由度移动，该机械腿具有良好的承担冲击力的能力；所述的机身与机械腿之间设有机身连杆；每组机械腿包括：通过球副相连的支柱和足垫；支柱包括：两根通过转动副相连的第一杆件和第二杆件。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

着陆行走一体化机器人
技术领域
本发明涉及的是一种行走机器人领域的技术，具体是一种着陆行走一体化机器人。
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多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，进一步提升其承担巨大冲击力的能力，以及着陆行走的稳定性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种着陆行走一体化机器人，具有折叠展开、着陆缓冲、地形适应、姿态调整和行走移位五大功能，并进一步提升其承担冲击力的能力，以及着陆行走的稳定性。
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个机械腿实现整体三自由度移动，该机械腿具有良好的承担冲击力的能力。
所述的机身与机械腿之间设有机身连杆。
所述的机械腿包括：支柱和与之转动连接的足垫、与支柱相连的连接机构和与连接机构相连的并联机构。
所述的支柱包括：两根通过转动副相连的第一杆件和第二杆件，其中：第一杆件与连接机构相连，第二杆件与足垫通过球副连接实现足垫三自由度转动。
所述的连接机构为闭环形式，具体包括：平台、第三杆件和第四杆件，其中：第三杆件的一端和第四杆件的一端通过转动副与平台相连，第三杆件和第四杆件的另一端均呈U字形并各自与第一杆件的中部和第二杆件的中部转动连接从而实现平台的三个移动和一个转动的四个自由度。
所述的并联机构包括：一组中链和两组旁链，其中：两组旁链分别位于中链的两侧且与连接机构通过球副相连以实现相对连接机构的三自由度转动。
所述的中链包括：依次连接的第五连杆、第六连杆和滑块，其中：第五连杆和第六连杆通过移动副相连，第五连杆通过转动副与机身连杆相连，滑块与平台相连以带动中链上下移动。
所述的旁链包括：通过虎克铰互相连接的第七连杆和第八连杆，其中：第七连杆与机身连杆通过转动副相连，第八连杆与平台通过球副相连。
所述的并联机构与机身连杆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。
所述的转动驱动力通过液压马达、旋转电机驱动减速器或旋转电机驱动蜗轮蜗杆实现。
所述的第二杆件、第六连杆和第八连杆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为机械腿的侧视图；
图4为机械腿的主视图；
图中：机身100、机械腿101、足垫102、支柱A、中链B、旁链C、机身连杆200、连接机构D、并联机构E、第一杆件201、第二杆件202、第三杆件214、第四杆件215、第五连杆210、第六连杆211、第七连杆208、第八连杆209、滑块212、平台213。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：机身100和在机身100侧壁环绕设置的四组机械腿101实现整体三自由度移动，该机械腿101具有良好的承担冲击力的能力。
如图2所示，所述的机身100与机械腿101之间设有机身连杆200。
如图3所示，所述的机械腿101包括：支柱A和与之通过球副相连的足垫102、与支柱A转动连接的连接机构D和与连接机构D相连的并联机构E。
如图2所示，所述的支柱A包括：两根通过转动副相连的第一杆件201和第二杆件202，第一杆件201与连接机构D相连，第二杆件202与足垫102通过球副连接实现足垫102三自由度转动。
所述的连接机构D包括：平台213、第三杆件214和第四杆件215，其中：第三杆件214的一端和第四杆件215的一端通过转动副与平台213相连，第三杆件214和第四杆件215的另一端均呈U字形并各自与第一杆件201的中部和第二杆件202的中部转动连接。
如图2至图4所示，所述的并联机构E包括：一组中链B和两组旁链C，其中：两组旁链C分别位于中链B的两侧且与平台213通过球副相连以实现相对平台213的三自由度转动。
所述的中链B包括：依次连接的第五连杆210、第六连杆211和滑块212，其中：第五连杆210和第六连杆211通过移动副相连，第五连杆210通过转动副与机身连杆200相连，滑块212与平台213相连以带动中链B上下移动。
所述的每组旁链C包括：通过虎克铰互相连接的第七连杆208和第八连杆209，其中：第七连杆208与机身连杆200通过转动副相连，第八连杆209与平台213通过球副相连。
所述的旁链C与机身连杆200连接的机身100处设有电磁插销以定位。
所述的机身100设有伺服电机。
所述的并联机构E与机身连杆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。
所述的第二杆件202、第六连杆211和第八连杆209的内部设有缓冲结构，该缓冲结构采用吸能材料实现，优选为铝蜂窝结构实现。
所述的机器人通过以下方式工作：
着陆阶段：旁链C处于死点位置且驱动副与相应的中链B和旁链C的轴线垂直，中链B移动副位于边界位置，即第五连杆210和第六连杆211不能再缩短，此时驱动副的轴线与第五连杆210和第六连杆211的轴线垂直，有效避免冲击力产生扭矩，从而保护电机。
着陆后，电磁插销处于缩回状态，同时三个电机开始工作，使中链B和旁链C均开始受力支撑机身100，实现行走移位功能。
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 (8)

1.一种着陆行走一体化机器人，其特征在于，包括：机身和在机身侧壁环绕设置的多个机械腿实现整体三自由度移动，其中：机身与机械腿之间设有机身连杆，该机械腿包括：支柱和与之转动连接的足垫、与支柱相连的连接机构和与连接机构相连的并联机构；
所述的并联机构包括：一组中链和两组旁链，其中：两组旁链分别位于中链的两侧且与平台通过球副相连以实现相对平台的三自由度转动；
所述的中链包括：依次连接的第五连杆、第六连杆和滑块，其中：第五连杆和第六连杆通过移动副相连，第五连杆通过转动副与机身连杆相连，滑块与平台相连以带动中链上下移动。
2.根据权利要求1所述的着陆行走一体化机器人，其特征是，所述的支柱包括：两根通过转动副相连的第一杆件和第二杆件，第二杆件与足垫通过球副连接实现足垫三自由度转动；
所述的连接机构为闭环形式，其具体包括：平台、第三杆件和第四杆件，其中：第三杆件的一端和第四杆件的一端通过转动副与平台相连，第三杆件和第四杆件的另一端均呈U字形并各自与第一杆件的中部和第二杆件的中部转动连接从而实现平台的三个移动和一个转动的四个自由度。
3.根据权利要求1所述的着陆行走一体化机器人，其特征是，所述的两组旁链均包括：通过虎克铰互相连接的第七连杆和第八连杆，其中：第七连杆与机身连杆通过转动副相连，第八连杆与平台通过球副相连。
4.根据权利要求3所述的着陆行走一体化机器人，其特征是，所述的旁链与机身连杆连接的机身处设有电磁插销以定位。
5.根据权利要求1所述的着陆行走一体化机器人，其特征是，所述的机身设有伺服电机。
6.根据权利要求1所述的着陆行走一体化机器人，其特征是，所述的并联机构与机身连杆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。
7.根据权利要求2所述的着陆行走一体化机器人，其特征是，所述的第二杆件、第六连杆的内部设有缓冲结构。
8.根据权利要求3所述的着陆行走一体化机器人，其特征是，所述的第八连杆的内部设有缓冲结构。
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