CN111824286A - 一种变足式移动机器人 - Google Patents

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穆世博
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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Abstract

本发明提供了一种变足式移动机器人，包括：机身、爪足机构、4个轮足机构、履足机构和控制器；控制器安装于机身内部，用于控制爪足机构、4个轮足机构、履足机构的动作；爪足机构通过连杆连接于机身的一侧，用于根据控制器的命令实施抓取动作；4个轮足机构通过连杆镜像的安装于机身两侧，用于根据控制器的命令选择不同的轮或足的动作；履足机构通过连杆连接于机身的一侧，用于根据控制器的命令选择履带或足的动作。本发明的变足式移动机器人的硬件机构部分融合了足式、轮式、夹持器和履带的特点，具有多种运动模式；使机器人能够应对更多种的地形和环境，保障了机器人的越障性能和行走速度。

Description

一种变足式移动机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种变足式移动机器人。
背景技术
随着科技的进步，机器人已经逐步替代人类去从事复杂、危险的工作，通常这种工作环境比较复杂，此类机器人需要更高的越障性能和行动力，单靠某一特定的移动类型难以适应更为复杂的环境。不同类型的移动机器人被应用在各种各样不同类型的场景中，轮式、足式和履带式的机器人以其针对性强的特点被最为广泛的应用在机器人移动平台。但是由于其使用范围有限，仅能针对性的使用在对应的场景。
因此，亟需一种可以在各种场合中使用的复合式机器人。
发明内容
本发明的实施例提供了一种变足式移动机器人，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
本发明提供了如下方案：
一种变足式移动机器人，包括：机身、爪足机构、4个轮足机构、履足机构和控制器；
所述控制器安装于所述机身内部，用于控制所述爪足机构、4个轮足机构和履足机构的动作；
所述的爪足机构通过连杆连接于所述机身的一侧，用于根据所述控制器的命令实施抓取动作；
所述的4个轮足机构通过连杆镜像的安装于所述机身两侧，用于根据所述控制器的命令选择不同的轮或足的动作；
所述的履足机构通过连杆连接于所述机身的一侧，用于根据所述控制器的命令选择履带或足的动作。
优选地，机身上还安装有深度相机，所述的深度相机与所述的控制器电路连接，将深度相机采集外部环境传输给所述控制器，控制器根据所述外部环境控制所述爪足机构、4个轮足机构和履足机构动作。
优选地，爪足机构包括第一关节舵机、第二关节舵机、第三关节舵机、丝杆电机以及夹持器；
所述的第一关节舵机与第二关节舵机通过连杆连接，第二关节舵机与第三关节舵机通过连杆连接，用于实现爪足机构的四个自由度的运动；
所述的第三关节舵机与所述的夹持器通过连杆连接，所述丝杆电机安装于所述夹持器内部，用于驱动所述夹持器动作。
优选地，轮足机构包括：第四关节舵机、第五关节舵机、第六关节舵机、轮式电机、轮子和第一足式支架；
所述的第四关节舵机与第五关节舵机通过连杆连接，第五关节舵机与第六关节舵机通过连杆连接，用于实现轮足机构的四个自由度的运动；
所述的第六关节舵机与轮式电机通过连杆连接，所述的轮式电机与轮子连接，用于驱动轮子转动，所述的第一足式支架通过连杆与轮式电机连接，用于在行走的情况下与地面接触来支撑所述机器人。
优选地，履足机构包括：第七关节舵机、第八关节舵机、第九关节舵机、驱动电机、履带和第二足式支架；
所述的第七关节舵机与第八关节舵机通过连杆连接，第八关节舵机与第九关节舵机通过连杆连接，用于实现轮足机构的四个自由度的运动；
所述的第九关节舵机与驱动电机通过连杆连接，所述驱动电机与履带的主动轮连接，用于驱动履带转动，所述第二足式支架通过连杆和驱动电机连接，并且与履带的从动轮固定连接，用于在行走的情况下与地面接触来支撑所述机器人。
优选地，变足式移动机器人还包括雷达，所述的雷达安装于机身中，用于对所述的变足式移动机器人进行定位。
优选地，机身包括底盘外壳和外观外壳，所述的爪足机构、4个轮足机构、履足机构分别固定于所述底盘外壳上。
优选地，机身还包括储物间，用于存放物品。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的机器人的硬件机构部分融合了足式、轮式、夹持器和履带的特点，具有多种运动模式；集合了轮式、足式、履带式和夹持器的移动特色和优点，使机器人能够应对更多种的地形和环境，保障了机器人的越障性能和行走速度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例提供的变足式移动机器人结构示意图；
图2为本实施例的爪足机构结构示意图；
图3为本实施例的轮足机构结构示意图；
图4为本实施例的履足机构结构示意图；
图5为本实施例提供的变足式移动机器人结构细节示意图；
图6为本实施例提供的变足式移动机器人的六足模式；
图7为本实施例提供的变足式移动机器人的四轮模式；
图8为本实施例提供的变足式移动机器人的二轮一履模式；
图9为本实施例提供的变足式移动机器人的四轮一履模式；
图10为采用四轮模式下进行抓取动作图；
图11为采用本实施例的变足式移动机器人不同模式下变换的示意图；
附图标记说明：
1、爪足机构2、轮足机构3、轮足机构4、轮足机构5、轮足机构6、履足机构7、底盘外壳8、外观外壳9、储物间10、雷达11、深度相机；
101第一关节舵机102连杆103第二关节舵机104连杆105第三关节舵机106连杆107丝杆电机108夹持器结构；
501第四关节舵机502连杆503第五关节舵机504连杆505第六关节舵机506连杆507轮式电机508第一足式支架509轮子；
601第七关节舵机602连杆603第八关节舵机604连杆605第九关节舵机606连杆607驱动电机608第二足式支架609履带的主动轮610履带的从动轮611履带部分901储藏间的自动门。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且并不构成对本发明实施例的限定。
实施例
图1为本实施例提供的变足式移动机器人结构示意图，图5为本实施例提供的变足式移动机器人结构细节示意图，参照图1和图5，该变足式移动机器人包括：机身、1个爪足机构1、4个轮足机构(2-5)、1个履足机构6和1个控制器。
其中，控制器安装于机身内部，用于控制1个爪足机构1、4个轮足机构(2-5)和1个履足机构6的动作。
爪足机构1通过连杆连接于机身的一侧，用于根据控制器的命令实施抓取动作；4个轮足机构通过连杆镜像的安装于机身两侧，用于根据控制器的命令选择不同的轮或足的动作；1个履足机构通过连杆连接于机身的一侧，用于根据控制器的命令选择履带或足的动作。
机身上还安装有深度相机11，深度相机11与控制器电路连接，将深度相机11采集外部环境传输给控制器，控制器根据外部环境控制1个爪足机构、4个轮足机构和1个履足机构动作。
图2为本实施例的爪足机构结构示意图，参照图2，爪足机构包括第一关节舵机101、第二关节舵机103、第三关节舵机105、丝杆电机107以及夹持器108。
第一关节舵机101与第二关节舵机103通过连杆102连接，第二关节舵机103与第三关节舵机105通过连杆104连接，用于实现爪足机构的四个自由度的运动。此处的四个自由度包括3个转动的自由度和1个丝杆电机驱动的爪子的自由度。
第三关节舵机105与夹持器108通过连杆106连接，丝杆电机107安装于夹持器108内部，用于驱动夹持器108动作。
图3为本实施例的轮足机构结构示意图，参照图3，轮足机构包括：第四关节舵机501、第五关节舵机503、第六关节舵机505、轮式电机507、轮子509和第一足式支架508。
第四关节舵机501与第五关节舵机503通过连杆502连接，第五关节舵机503与第六关节舵机505通过连杆504连接，用于实现轮足机构的四个自由度的运动。此处的四个自由度的运动包括：3个转动自由度和1个驱动轮子509的连续旋转的自由度。
第六关节舵机505与轮式电机507通过连杆506连接，轮式电机507与轮子509连接，用于驱动轮子509转动，第一足式支架508通过连杆和轮式电机507连接，用于在行走的情况下与地面接触来支撑所述机器人。
图4为本实施例的履足机构结构示意图，参照图4，履足机构包括：第七关节舵机601、第八关节舵机603、第九关节舵机605、驱动电机607、履带和第二足式支架608。
第七关节舵机601与第八关节舵机603通过连杆602连接，第八关节舵机603与第九关节舵机605通过连杆604连接，用于实现轮足机构的四个自由度的运动，此处的四个自由度包括3个转动自由度和1个驱动履带的连续旋转的自由度。
第九关节舵机605与驱动电机607通过连杆606连接，驱动电机607与履带的主动轮609连接，用于驱动履带转动，第二足式支架608通过连杆和驱动电机607连接，并且与履带的从动轮固定连接，用于在行走的情况下与地面接触来支撑所述机器人。
本实施例的变足式移动机器人还包括雷达10，雷达安装于机身中，用于对变足式移动机器人进行定位。
需要说明的是，机身包括底盘外壳7和外观外壳8，1个爪足机构、4个轮足机构和1个履足机构分别固定于底盘外壳上。
其中，机身还包括储物间9，用于存放物品。
通过本实施例的变足式移动机器人在运行时，深度相机11和雷达10将周围环境的视图返回给控制器，控制器根据接受到的内容控制足式移动机器人运行不同的模式，如图6-9所示，该变足式移动机器人的运动模式具体包括：六足模式、四轮模式、二轮一履模式和四轮一履模式，图10为采用四轮模式下进行抓取动作图，图11为采用本实施例的变足式移动机器人不同模式下变换的示意图。由此可以看出本实施例的变足式移动机器人可以在不同模式下变换，以适应不同的环境。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种变足式移动机器人，其特征在于，包括：机身、爪足机构、4个轮足机构、履足机构和控制器；
所述控制器安装于所述机身内部，用于控制所述爪足机构、4个轮足机构和履足机构的动作；
所述的爪足机构通过连杆连接于所述机身的一侧，用于根据所述控制器的命令实施抓取动作；
所述的4个轮足机构通过连杆镜像的安装于所述机身两侧，用于根据所述控制器的命令选择不同的轮或足的动作；
所述的履足机构通过连杆连接于所述机身的一侧，用于根据所述控制器的命令选择履带或足的动作。
2.根据权利要求1所述的变足式移动机器人，其特征在于，所述的机身上还安装有深度相机，所述的深度相机与所述的控制器电路连接，将深度相机采集外部环境传输给所述控制器，控制器根据所述外部环境控制所述爪足机构、4个轮足机构和履足机构动作。
3.根据权利要求1所述的变足式移动机器人，其特征在于，所述的爪足机构包括第一关节舵机、第二关节舵机、第三关节舵机、丝杆电机以及夹持器；
所述的第一关节舵机与第二关节舵机通过连杆连接，第二关节舵机与第三关节舵机通过连杆连接，用于实现爪足机构的四个自由度的运动；
所述的第三关节舵机与所述的夹持器通过连杆连接，所述丝杆电机安装于所述夹持器内部，用于驱动所述夹持器动作。
4.根据权利要求1所述的变足式移动机器人，其特征在于，所述的轮足机构包括：第四关节舵机、第五关节舵机、第六关节舵机、轮式电机、轮子和第一足式支架；
所述的第四关节舵机与第五关节舵机通过连杆连接，第五关节舵机与第六关节舵机通过连杆连接，用于实现轮足机构的四个自由度的运动；
所述的第六关节舵机与轮式电机通过连杆连接，所述的轮式电机与轮子连接，用于驱动轮子转动，所述的第一足式支架通过连杆与轮式电机连接，用于在行走的情况下与地面接触来支撑所述机器人。
5.根据权利要求1所述的变足式移动机器人，其特征在于，所述的履足机构包括：第七关节舵机、第八关节舵机、第九关节舵机、驱动电机、履带和第二足式支架；
所述的第七关节舵机与第八关节舵机通过连杆连接，第八关节舵机与第九关节舵机通过连杆连接，用于实现轮足机构的四个自由度的运动；
所述的第九关节舵机与驱动电机通过连杆连接，所述驱动电机与履带的主动轮连接，用于驱动履带转动，所述第二足式支架通过连杆和驱动电机连接，并且与履带的从动轮固定连接，用于在行走的情况下与地面接触来支撑所述机器人。
6.根据权利要求1所述的变足式移动机器人，其特征在于，所述的变足式移动机器人还包括雷达，所述的雷达安装于机身中，用于对所述的变足式移动机器人进行定位。
7.根据权利要求1所述的变足式移动机器人，其特征在于,所述的机身包括底盘外壳和外观外壳，所述的爪足机构、4个轮足机构、履足机构分别固定于所述底盘外壳上。
8.根据权利要求1所述的变足式移动机器人，其特征在于,所述的机身还包括储物间，用于存放物品。
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CN112706851A (zh) * 2020-12-24 2021-04-27 广州市威控机器人有限公司 一种可滑行轮足机器人及其控制方法
CN113978567A (zh) * 2021-12-08 2022-01-28 哈尔滨工业大学 一种大负载双轮足式结构

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