CN110371211A - 一种轮足切换式全向移动机器人 - Google Patents

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王志成
杨太文
夏炎
张克俊
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Zhejiang University ZJU
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Zhejiang University ZJU
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/028—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members having wheels and mechanical legs

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Abstract

本发明公开了一种轮足切换式全向移动机器人，属于机器人技术领域，包括机器人主盘、设置在所述机器人主盘底部的六足步行机构和四轮移动机构，还包括用于控制所述六足步行机构和四轮移动机构工作的控制器。六足步行机构安装在机器人主盘上，可以全向行走；四轮移动机构是安装在六足步行机构上，通过六足步行机构的变形使四轮移动该机构处于四轮移动平台状态，四轮移动机构的变形方式可以使机器人朝向不同的方向，实现轮式全向移动。

Description

一种轮足切换式全向移动机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种轮足切换式全向移动机器人。
背景技术
移动机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
随着技术的发展，机器人被应用到生产生活的各个方面。具有移动功能的移动机器人被广泛的应用于自动化生产车间的物料搬运、星际探索、海洋开发、服务、医疗护理、建筑、农林业、特种行业(核、污染环境等)、军事等。如公开号为CN101117131A的中国专利文献公开的一种可变运动方式的全方位自主移动机器人行走机构，通过切换机构来实现运动方式的变化，可以满足农田作业的运动要求。
但是，传统的移动机器人大多采用轮式结构，轮式结构简单、控制方便，但遇到崎岖不平、高低错层的路面时无法通行；之后产生多足机器人，在不平坦路面也能正常通行，但足式运动速度慢，控制难度大；后又有人将轮式和足式结合在一起，使机器人能够适应不同的路面。在此基础上，如果能让这种轮足复合式机器人具有全向运动能力，则会使机器人更加灵活，会大大增强此机器人的适用性。
发明内容
本发明的目的为提供一种轮足切换式全向移动机器人，能够在足脚行走和轮式移动两种方式中切换，并且在足脚行走和轮式移动两种状态下均能实现全向移动，使此轮足复合式六足机器人具有更灵活的运动能力。
为了实现上述目的，本发明提供的轮足切换式全向移动机器人包括机器人主盘、设置在所述机器人主盘底部的六足步行机构和四轮移动机构，还包括用于控制所述六足步行机构和四轮移动机构工作的控制器。
上述技术方案中，六足步行机构安装在机器人主盘上，可以全向行走；四轮移动机构是安装在六足步行机构上，通过六足步行机构的变形使四轮移动该机构处于四轮移动平台状态，四轮移动机构的变形方式可以使机器人朝向不同的方向，实现轮式全向移动。
作为优选，六足步行机构包括分设在所述机器人主盘底部两侧的六个三关节足脚，每个三关节足脚的外侧关节设有一个无刷电机。无刷电机安装用以驱动机器人的轮，控制器在启动后默认让无刷电机驱动机器人按照某一方向进行轮式移动。
作为优选，三关节足脚的相邻关节之间以及与所述机器人主盘的连接之间设有舵机。控制器发出轮足切换指令后，控制舵机驱动足脚进行足式行走。
作为优选，四轮移动机构设置在所述机器人主盘底部两侧的上下两个三关节足脚上。
作为优选，四轮移动机构包括设置在所述的三关节足脚的外侧关节上的轮轴和轮子。
作为优选，机器人主盘设有上下两层板，所述的六足步行机构设置在上下两层板之间的边缘且间隔分布。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的轮足切换式全向移动机器人在满足现有技术的轮足切换适应不同地形的基础上，在足式和轮式状态下都可以进行全向移动，使机器人更加灵活。
附图说明
图1为本发明实施例的轮足切换式全向移动机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例的轮足切换式全向移动机器人的外形图；
图3为本发明实施例的轮足切换式全向移动机器人上下两层板的局部图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。
实施例
参见图1，本实施例的轮足切换式全向移动机器人有编号1～6的六条三关节足脚，在每个三关节足脚的末端关节上装有一个无刷电机做驱动轮。
参见图2，本实施例的轮足切换式全向移动机器人：机器人主盘，轮式移动机构，六足步行机构，数字舵机，无刷电机，控制器和电源。
机器人包括上下两层板，两层板细节以及腿根部舵机见图3。本实施例的机器人主盘具有上层板和下层板，将六足步行机构的六只足脚安装在上下两层板之间的边缘且间隔分布，六轮安装在六只三关节足脚的末端关节上。
使用时，本实施例的机器人具有爬行和车轮行进两种移动方式，且两种移动方式可以根据路面的状况进行自由地切换。当在崎岖不平路况下，主控制板通过舵机驱动板驱动六个三关节仿生肢装置的舵机运动，实现机器人爬行移动。爬行过程中，如图1机器人结构简图所示，六条腿分为两组，1，3，5为A组， 2，4，6为B组。A组不动，B组整体向前，后B组不动，A组向前便完成一次前进爬行动作；A，B运动角度不同则完成转弯动作，且是在原地旋转转弯； A组不动，B组整体向后，后B组不动，A组向后便完成一次后退爬行动作。在爬行过程中，需要改变方向时，机器人能快速原地旋转转弯，然后向指定方向以前进或后退步态爬行，整个过程转弯角度最大不超过360°，可在原地快速完成，实现爬行状态下的全向移动。当在平整路面时，主控板控制四个三关节腿的第二舵机8和第三舵机9动作，使第二连接臂10向上提升，支足11向内折叠，下放轮系装置12，根据要行进的方向提升第二连接臂抬起多余的两条腿，将下放轮系的四条腿通过腿根部第一舵机7同步调整角度，前进方向此时在顺逆45°范围内可调，下放不同的腿，可以实现轮系全向运动。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种轮足切换式全向移动机器人，其特征在于，包括机器人主盘、设置在所述机器人主盘底部的六足步行机构和四轮移动机构，还包括用于控制所述六足步行机构和四轮移动机构工作的控制器。
2.根据权利要求1所述的轮足切换式全向移动机器人，其特征在于，所述的六足步行机构包括分设在所述机器人主盘底部两侧的六个三关节足脚，每个三关节足脚的外侧关节设有一个无刷电机。
3.根据权利要求2所述的轮足切换式全向移动机器人，其特征在于，所述的三关节足脚的相邻关节之间以及与所述机器人主盘的连接之间设有舵机。
4.根据权利要求1所述的轮足切换式全向移动机器人，其特征在于，所述的四轮移动机构设置在所述机器人主盘底部两侧的上下两个三关节足脚上。
5.根据权利要求4所述的轮足切换式全向移动机器人，其特征在于，所述的四轮移动机构包括设置在所述的三关节足脚的外侧关节上的轮轴和轮子。
6.根据权利要求1所述的轮足切换式全向移动机器人，其特征在于，所述的机器人主盘设有上下两层板，所述的六足步行机构设置在上下两层板之间的边缘且间隔分布。
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