CN108945520A - 腿式着陆巡视机器人 - Google Patents

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Abstract

一种腿式着陆巡视机器人，包括：机身和在机身侧壁环绕设置的多套机械腿，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；并联机构包括：一套含运动副支撑链、两套支撑链和一套传动支链，其中：两套支撑链分别位于含运动副支撑链的两侧，传动支链与含运动副支撑链相连。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

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：机身和在机身侧壁环绕设置的多套机械腿，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。
所述的并联机构包括：一套含运动副支撑链、两套支撑链和一套传动支链，其中：两套支撑链分别位于含运动副支撑链的两侧，传动支链与含运动副支撑链相连，上述各链均与机身通过转动副相连。
所述的含运动副支撑链包括：相互连接的运动副和中间连杆。
所述的运动副支撑链中的运动副包括：伸缩运动架和支撑装置，其中：支撑装置位于伸缩运动架的内部以控制伸缩运动架稳定变形。
所述的伸缩运动架为两组四根连杆首尾顺次转动相连而形成的两个四边形，该两组四边形的四个顶点分别通过第一至第四细杆转动连接。
所述的支撑装置包括：滑块和三根支撑连杆，其中：滑块通过移动副设置于第三支撑连杆上，第一支撑连杆的一端与第一四边形转动连接，第二支撑连杆的一端与第二四边形转动连接，第一支撑连杆和第二支撑连杆的另一端通过第五细杆与滑块转动连接，第一支撑连杆与第二支撑连杆空间上的夹角为锐角，第三支撑连杆的中段被第三细杆穿过，第三支撑连杆的末端通过球副与足垫连接。
所述的中间连杆的两端分别通过装有火工品解锁的锁定装置的运动副相连，一端连接于第一细杆，一端连接于第三支撑连杆。
所述的第三支撑连杆的中段处设有平台。
所述的第一支撑链、第二支撑链和传动支链均分别为两根杆件通过虎克铰连接形成的连杆，三者的前端与机身通过转动副相连，第一支撑链和第二支撑链的末端通过球副与平台连接，传动支链的末端与伸缩运动架相连。
所述的支撑链的内部设有缓冲结构。
所述的机身设有伺服电机且通过驱动副与并联机构相连以带动机械腿运动。
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，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为机械腿在着陆阶段的结构示意图；
图3为运动副的结构示意图；
图4为本发明在行走移位阶段的结构示意图；
图中：机身100、机械腿200、并联机构210、足垫230、含运动副支撑链211、第一支撑链212、第二支撑链213、传动支链214、运动副215、中间连杆216、滑块217、第一至第三支撑连杆218～220、第一和第二四边形221～222、第一连杆221a、第四连杆222d、平台223、第一至第五细杆224～228、伸缩运动架229、支撑装置240。
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和图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。
所述的并联机构210包括：一套含运动副支撑链211、两套支撑链212～213和一套传动支链214，其中：两套支撑链212～213分别位于含运动副支撑链211的两侧，传动支链214与含运动副支撑链211相连，上述各链均与机身100通过转动副相连。
所述的含运动副支撑链211包括：相互连接的运动副215和中间连杆216。
所述的运动副215包括：伸缩运动架229和支撑装置240，其中：支撑装置240位于伸缩运动架229的内部以控制伸缩运动架229稳定变形。
所述的伸缩运动架229为两组四根连杆首尾顺次转动相连而形成的两个四边形221～222，该两组四边形221～222的四个顶点分别通过第一至第四细杆224～227转动连接。
所述的支撑装置240包括：滑块217和三根支撑连杆218～220，其中：滑块217通过移动副设置于第三支撑连杆220上，第一支撑连杆218的一端与第一四边形221的第一连杆221a的近机身100三等分点处转动连接，第二支撑连杆219的一端与第二四边形222的第四连杆222d的近机身100三等分点处转动连接，第一支撑连杆218和第二支撑连杆219的另一端通过第五细杆228与滑块217转动连接，第一支撑连杆218与第二支撑连杆219空间上的夹角为锐角，第三支撑连杆220的中段被第三细杆226穿过，第三支撑连杆220的末端通过球副与足垫230连接。
所述的中间连杆216的两端分别通过装有火工品解锁的锁定装置的运动副相连，一端连接于第一细杆224，一端连接于第三支撑连杆220。
所述的第三支撑连杆220的中段处设有平台223。
所述的第一支撑链212、第二支撑链213和传动支链214均分别为两根杆件通过虎克铰连接形成的连杆，三者的前端与机身通过转动副相连，第一支撑链212和第二支撑链213的末端通过球副与平台223连接，传动支链214的末端与伸缩运动架229相连。
所述的三组支撑链211～213的内部设有缓冲结构。
所述的机身100设有伺服电机且通过驱动副与并联机构210相连以带动机械腿200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：第一支撑链212和第二支撑链213处于死点位置，驱动副与相应支撑链的轴线垂直，在该位置下，其冲击力并不对驱动副产生扭矩以保护驱动器；运动副215不受力，处于放空状态，冲击力并不影响运动副215和传动支链214，所以也起到保护作用。
着陆后，中间连杆216的两端锁定装置将被解锁，中间连杆216脱落，电机发挥作用，三组支撑链211～213、传动支链214和运动副215均受力支撑机身，实现行走位移。
着陆缓冲阶段：冲击力与驱动副轴线垂直以有效避免冲击力产生扭矩，从而保护电机。
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 (9)

1.一种腿式着陆巡视机器人，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；
所述的并联机构包括：一套含运动副支撑链、两套支撑链和一套传动支链，其中：两套支撑链分别位于含运动副支撑链的两侧，传动支链与含运动副支撑链相连，上述各链均与机身通过转动副相连。
2.根据权利要求1所述的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的含运动副支撑链包括：相互连接的运动副和中间连杆；所述的运动副包括：伸缩运动架和支撑装置，其中：支撑装置位于伸缩运动架的内部以控制伸缩运动架稳定变形。
3.根据权利要求2所述的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的伸缩运动架为两组四根连杆首尾顺次转动相连而形成的两个四边形，该两组四边形的四个顶点分别通过第一至第四细杆转动连接。
4.根据权利要求3所述的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的支撑装置包括：滑块和三根支撑连杆，其中：滑块通过移动副设置于第三支撑连杆上，第一支撑连杆的一端与第一四边形转动连接，第二支撑连杆的一端与第二四边形转动连接，第一支撑连杆和第二支撑连杆的另一端通过第五细杆与滑块转动连接，第一支撑连杆与第二支撑连杆空间上的夹角为锐角，第三支撑连杆的中段被第三细杆穿过，第三支撑连杆的末端通过球副与足垫连接。
5.根据权利要求4所述的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的中间连杆的两端分别通过装有火工品解锁的锁定装置的运动副相连，一端连接于第一细杆，一端连接于第三支撑连杆。
6.根据权利要求4所述的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的第三支撑连杆的中段处设有平台。
7.根据权利要求3所述的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的第一支撑链、第二支撑链和传动支链均分别为两根杆件通过虎克铰连接形成的连杆，三者的前端与机身通过转动副相连，第一支撑链和第二支撑链的末端通过球副与平台连接，传动支链的末端与伸缩运动架相连。
8.根据权利要求1所述的腿式着陆巡视机器人，其特征是，所述的支撑链的杆件内部设有缓冲结构。
9.根据权利要求1所述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且通过驱动副与并联机构相连以带动机械腿运动。
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