CN110304168A - 新型轮腿复合结构及四足仿生机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型轮腿复合结构及四足仿生机器人，其中，该新型轮腿复合结构包括大腿，及与大腿传动连接的小腿，所述新型轮腿复合结构还包括：双向离合器、滚轮及连杆机构；所述双向离合器及滚轮位于大腿远离小腿的一端，且双向离合器位于大腿内侧，所述滚轮通过转轴安装于大腿的外侧且滚轮与双向离合器的一端传动连接；所述连杆机构的一端与双向离合器的另一端传动连接，连杆机构的另一端与小腿活动连接。本发明的技术方案的机器人既能够实现滚动式移动，又能够实现仿生行走，续航时间长，能够提升用户的体验。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种新型轮腿复合结构及四足仿生机器人。
背景技术
随着电子技术的不断发展，市面上出现了多种机器人。上述的机器人大致可以分成可移动式机器人及固定式机器人。对于可移动式机器人而言，其运动的方式主要包括两种滚动式及仿生步行。滚动式机器人，耗电小，适合平面移动，但不适合上坡、越障或上楼梯的操作；仿生步行机器人，应用于机器人上坡、越障或上楼梯的操作，但耗电大，受制于电池的容量导致机器人行走续航时间短，不能满足用户的要求。
有鉴于此，有必要对目前机器人的腿部结构进行进一步的改进。
发明内容
为解决上述至少一技术问题，本发明的主要目的是提供一种新型轮腿复合结构及四足仿生机器人。
为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案为：提供一种新型轮腿复合结构，包括大腿，及与大腿传动连接的小腿，所述新型轮腿复合结构还包括：双向离合器、滚轮及连杆机构；
所述双向离合器及滚轮位于大腿远离小腿的一端，且双向离合器位于大腿内侧，所述滚轮通过转轴安装于大腿的外侧且滚轮与双向离合器的一端传动连接；所述连杆机构的一端与双向离合器的另一端传动连接，连杆机构的另一端与小腿活动连接；
在双向离合器带动连杆机构运动时，通过连杆机构可带动小腿与大腿转动，并使小腿逐步着地；在双向离合器通过转轴带动滚轮运动时，小腿与大腿收纳于机器人本体的一侧。
其中，所述双向离合器包括：第一单面牙套、双面牙套、拨叉、第二单面牙套以及与第二单面牙套传动连接的输出轴；
所述拨叉位于双面牙套上，且拨叉可带动双面牙套与第一单面牙套或第二单面牙套啮合。
其中，所述双面牙套具有背对设置的第一齿牙面及第二齿牙面，所述第一齿牙面可与第一单面牙套的齿牙面啮合，所述第二齿牙面可与第二单面牙套的齿牙面啮合。
其中，所述连杆机构包括曲柄、连杆、拉杆以及杆端关节轴承；
所述曲柄的一端与连杆的一端活动连接，曲柄的另一端与第一单面牙套固定连接；所述拉杆的一端与连杆固定连接，拉杆的另一端安装有杆端关节轴承，且拉杆通过杆端关节轴与小腿活动连接。
其中，所述曲柄与第一单面牙套一体成型设置。
其中，所述滚轮中间设有端盖，所述端盖固定于输出轴上。
其中，所述双向离合器为机械式双向离合器或电磁式双向离合器。
其中，所述机械式双向离合器的拨叉的双向移动通过气动、电动、液压或手动方式进行驱动。
为实现上述目的，本发明采用的另一个技术方案为：提供一种四足仿生机器人，包括机器人本体及设置于机器人本体下侧的四个腿部总成，所述腿部总成为上述的新型轮腿复合结构。
本发明的技术方案主要包括双向离合器、滚轮及连杆机构，该双向离合器、滚轮及连杆机构均位于大腿远离小腿的一端，具体的，该双向离合器可单一地带动连杆机构运动，通过连杆机构带动小腿及大腿转动，可以是小腿逐步着地，实现机器人的仿生行走，适合上坡、越障或上楼梯等操作；该双向离合器还可以单一地带动滚轮运动，此时，小腿与大腿收纳于机器人本体的一侧，可实现机器人的滚动运动，如此可进行平面或平地运动，节省电量，延长续航时间，提升用户体验。
附图说明
图1为本发明一实施例仿生机器人的整体结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为图2中A-A处剖视图；
图4为图3的放大示意图；
图5为本发明一实施例仿生机器人的分解结构示意图；
图6为图5中连杆机构与双向离合器的放大示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照图1和图2，图1为本发明一实施例仿生机器人的整体结构示意图；图2为图1的侧视图。本发明的实施例中，该轮腿复合四足仿生机器人，包括机器人本体10及设置于机器人本体10下侧的四个腿部总成，所述腿部总成为上述的轮腿复合结构。该轮腿复合结构请参照下述的实施例。
请参照图3至图6，图3为图2中A-A处剖视图；图4为图3的放大示意图；图5为本发明一实施例仿生机器人的分解结构示意图；图6为图5中连杆机构与双向离合器的放大示意图。在本发明实施例中，该新型轮腿复合结构，包括大腿20，及与大腿20传动连接的小腿30，所述新型轮腿复合结构还包括：双向离合器60、滚轮40及连杆机构70；
所述双向离合器60及滚轮40位于大腿20远离小腿30的一端，且双向离合器60位于大腿20内侧，所述滚轮40通过转轴安装于大腿20的外侧且滚轮40与双向离合器60的一端传动连接；所述连杆机构70的一端与双向离合器60的另一端传动连接，连杆机构70的另一端与小腿30活动连接；
在双向离合器60带动连杆机构70运动时，通过连杆机构70可带动小腿30与大腿20转动，并使小腿30逐步着地；在双向离合器60通过转轴带动滚轮40运动时，小腿30与大腿20收纳于机器人本体的一侧。
本实施例中，上述的双向离合器60可以为机械式双向离合器，可通过电动或气动、液压等来驱动；上述的双向离合还可以为电磁式双向离合器60，可通过电动控制。当双向离合器60带动连杆机构70运动时，连杆机构70带动小腿30及大腿20转动，使得小腿30逐步着地，滚轮40脱离地面，这时通过控制小腿30的运动，可实现机器人的仿生行走，适合进行爬坡、越障或上楼梯等操作。当双向离合器60带动滚动运动时，小腿30及大腿20收纳于机器人本体的一侧，适合进行平面或平地移动，能够节省电能，延长续航时间，满足用户的需求。
本发明的技术方案主要包括双向离合器60、滚轮40及连杆机构70，该双向离合器60、滚轮40及连杆机构70均位于大腿20远离小腿30的一端，具体的，该双向离合器60可单一地带动连杆机构70运动，通过连杆机构70带动小腿30及大腿20转动，可以是小腿30逐步着地，实现机器人的仿生行走，适合上坡、越障或上楼梯等操作；该双向离合器60还可以单一地带动滚轮40运动，此时，小腿30与大腿20收纳于机器人本体的一侧，可实现机器人的滚动运动，如此可进行平面或平地运动，节省电量，延长续航时间，提升用户体验。
在一具体的实施例中，所述双向离合器60为机械式双向离合器，包括第一单面牙套61、双面牙套62、拨叉63、第二单面牙套64以及与第二单面牙套64传动连接的输出轴65；所述拨叉63位于双面牙套62上，且拨叉63可带动双面牙套62与第一单面牙套61或第二单面牙套64啮合。进一步的，所述双面牙套62具有背对设置的第一齿牙面及第二齿牙面，所述第一齿牙面可与第一单面牙套61的齿牙面啮合，所述第二齿牙面可与第二单面牙套64的齿牙面啮合。
上述的结构中，双面牙套62可以与电机50的转轴滑动连接。拨叉63可以通过手动、电动、液压、气动等方式带动双牙套在电机50的转轴上来回运动，以使双面牙套62与第一单面牙套61啮合，并带动连杆机构70运动，或使双面牙套62与第二单面牙套64啮合，并带动滚轮40转动。第一齿牙面及第二齿牙面的齿牙的数量可以根据实际的要求来设置。上述的输出轴65与滚轮40的转轴一体设置。大腿20包括壳体21及与壳体21连接的支撑架22，输出轴65穿过壳体21。
在一具体的实施例中，所述连杆机构70包括曲柄66、连杆71、拉杆72以及杆端关节轴承73；
所述曲柄66的一端与连杆71的一端活动连接，曲柄66的另一端与第一单面牙套61固定连接；所述拉杆72的一端与连杆71固定连接，拉杆72的另一端安装有杆端关节轴承73，且拉杆72通过杆端关节轴与小腿30活动连接。本实施例中，第一单面牙套61通过曲柄66与连杆71传动连接，以通过连杆71及拉杆72拉动小腿30，使小腿30及大腿20与机器人本体转动，并使小腿30逐步着地。进一步的，所述曲柄66与第一单面牙套61一体成型设置。通过上述的结构设计，有利于简化结构，方便机器人的装配及拆卸。
在一具体的实施例中，所述滚轮40中间设有端盖41，所述端盖41固定于输出轴65上。通过端盖41可以遮盖输出轴65的端部，有利于保护输出轴65。
具体的，所述双向离合器60为机械式双向离合器或电磁式双向离合器。电磁式双向离合器的配合结构与机械式双向离合器大致相似，通过电磁式双向离合器及机械式双向离合器均可实现自动离合操作。其中，所述机械式双向离合器的拨叉的双向移动可以通过气动、电动、液压或手动等方式进行驱动。对于手动方式而言，可以设置与拨叉63连接的拨块，通过推动拨块驱动拨叉63双向移动。电动、气动或液压而言，可以设置对应的电动机构、气动机构或液压机构，以驱动拨叉63双向移动。
本发明的实施例中，该四足仿生机器人，包括机器人本体及设置于机器人本体下侧的四个腿部总成，所述腿部总成为上述的新型轮腿复合结构。该新型轮腿复合结构请参照上述的实施例。由于本方案的四足仿生机器人采用了上述的新型轮腿复合结构，故具有新型轮腿复合结构的所有优点和效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种新型轮腿复合结构，包括大腿，及与大腿传动连接的小腿，其特征在于，所述新型轮腿复合结构还包括：双向离合器、滚轮及连杆机构；
所述双向离合器及滚轮位于大腿远离小腿的一端，且双向离合器位于大腿内侧，所述滚轮通过转轴安装于大腿的外侧且滚轮与双向离合器的一端传动连接；所述连杆机构的一端与双向离合器的另一端传动连接，连杆机构的另一端与小腿活动连接；
在双向离合器带动连杆机构运动时，通过连杆机构可带动小腿与大腿转动，并使小腿逐步着地；在双向离合器通过转轴带动滚轮运动时，小腿与大腿收纳于机器人本体的一侧。
2.如权利要求1所述的新型轮腿复合结构，其特征在于，所述双向离合器包括：第一单面牙套、双面牙套、拨叉、第二单面牙套以及与第二单面牙套传动连接的输出轴；
所述拨叉位于双面牙套上，且拨叉可带动双面牙套与第一单面牙套或第二单面牙套啮合。
3.如权利要求2所述的新型轮腿复合结构，其特征在于，所述双面牙套具有背对设置的第一齿牙面及第二齿牙面，所述第一齿牙面可与第一单面牙套的齿牙面啮合，所述第二齿牙面可与第二单面牙套的齿牙面啮合。
4.如权利要求3所述的新型轮腿复合结构，其特征在于，所述连杆机构包括曲柄、连杆、拉杆以及杆端关节轴承；
所述曲柄的一端与连杆的一端活动连接，曲柄的另一端与第一单面牙套固定连接；所述拉杆的一端与连杆固定连接，拉杆的另一端安装有杆端关节轴承，且拉杆通过杆端关节轴与小腿活动连接。
5.如权利要求4所述的新型轮腿复合结构，其特征在于，所述曲柄与第一单面牙套一体成型设置。
6.如权利要求5所述的新型轮腿复合结构，其特征在于，所述滚轮中间设有端盖，所述端盖固定于输出轴上。
7.如权利要求6所述的新型轮腿复合结构，其特征在于，所述双向离合器为机械式双向离合器或电磁式双向离合器。
8.如权利要求7所述的新型轮腿复合结构，其特征在于，所述机械式双向离合器的拨叉的双向移动通过气动、电动、液压或手动方式进行驱动。
9.一种四足仿生机器人，包括机器人本体及设置于机器人本体下侧的四个腿部总成，其特征在于，所述腿部总成为权利要求1-7任一项所述的新型轮腿复合结构。
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