CN113084826A - 可基于环境调节工作模式的节能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可基于环境调节工作模式的节能机器人，包括：主体器官；和单功能足，与所述主体器官连接，用于带动所述主体器官行走；和至少一个多功能器官，所述多功能器官与所述主体器官连接，所述多功能器官包括足部切换机构，用于使所述多功能器官切换为工作足或备用机构。本发明的可基于环境调节工作模式的节能机器人能够解决节能的问题。

Description

可基于环境调节工作模式的节能机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域。更具体地说，本发明涉及可基于环境调节工作模式的节能机器人。

背景技术

随着对机器人应用的发展越来越深入，对机器人工作性能的要求越来越高。例如在在救援、勘探甚至是外太空探索领域，就对机械人的工作环境适应能力提出了更严苛的要求。在这些环境中，机器人需要比以往作出更加优越的地形适应性和障碍通过性能力，才能完成指示的任务。

为此，传统技术曾经研制出轮式结构的机器人，以适应地形适应性和障碍通过性，但是仍然无法解决工作环境越来越复杂所带来的工作需求。

于是，地形适应能力和障碍通过性更优越的多足机器人(一般至少六足)便应运而生。遗憾的是，传统多足机器人仍然存在无法回避的缺陷，即：由于机器人的活动关节较多，使得整体能耗高，从而降低了机器人的续航时间。

除此之外，为了增加障碍通过性能力，某些机器人不得已还配备了机械臂以抓取和移除障碍物，这无形之中也增加了机器人的能耗和整体重量。

碍于上述的技术缺陷，对于提供工作环境适应能力强的机器人而言，可以说，至少在如何减少能耗方面，在该领域仍然是一个悬而未决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是，至少提供一种可基于环境调节工作模式的节能机器人，包括至少一个多功能器官，能够切换为工作足、工作臂或备用机构，解决了如何调节工作足和工作臂的数量的问题，进而解决了如何节能的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种可基于环境调节工作模式的节能机器人，包括；

主体器官；和

单功能足，与所述主体器官连接，用于带动所述主体器官行走；和

至少一个多功能器官，所述多功能器官与所述主体器官连接，所述多功能器官包括足部切换机构，所述足部切换机构包括多个足部关节结构，并可以通过多个足部关节结构之间的转动进行展开或折叠，以调节所述多功能器官与地面之间的距离，从而切换为工作足或备用机构，带动所述主体器官在不同环境中工作。具体来说，在一些技术方案中，当所述多功能器官切换为备用机构时，所述足部切换机构与地面不接触。

如上所述，在本发明中，所述节能机器人可以根据工作环境将至少一个多功能器官切换为工作足或备用机构，由此，可以调节工作足的数量，以实现节能的目的。

在一些技术方案中，所述足部切换机构与所述主体器官活动连接。便于改变所述足部切换机构与所述主体器官之间的位置关系，以实现所述多功能器官切换为工作足或备用机构。

在一些技术方案中，所述多功能器官切换为备用机构时，所述多功能器官位于所述主体器官的上侧面上。进一步地，所述多功能器官折叠设置在所述主体器官的上侧面上。

在一些技术方案中，所述足部切换机构包括：

与所述主体器官转动连接的第一足部关节机构；和

与所述第一足部关节机构转动连接的第二足部关节机构；和

与所述第二足部关节机构转动连接的第三足部关节机构；

其中，所述第一足部关节机构绕所述主体器官转动的轴线方向与所述第二足部关节机构绕所述第一足部关节机构转动的轴线方向垂直，所述第二足部关节机构绕所述第一足部关节机构转动的轴线方向与第三足部关节机构绕所述第二足部关节机构转动的轴线方向平行。进一步地，所述第一足部关节机构可绕所述主体器官在水平面向上转动，所述第二足部关节机构可绕所述第一足部关节机构在竖直面向上转动，所述第三足部关节机构第三足部关节机构可绕所述第二足部关节机构在竖直面向上转动。

在一些技术方案中，当所述多功能器官切换成备用机构时，所述第三关节结构转动至与所述第二足部关节机构平行的位置；由此可以使得备用机构的占用体积小。进一步地，所述第一足部关节机构转动至预定位置，使得所述第三关节结构、所述第二足部关节机构全部位于所述主体器官的上侧面上；从而可以进一步减少备用机构在节能机器人中的占用空间。

在一些技术方案中，所述多功能器官还包括爪足切换结构，所述爪足切换结构至少具有夹持作用，用于使所述多功能器官切换为工作臂；其中所述爪足切换结构与所述足部切换机构连接。

进一步地，所述爪足切换结构与所述足部切换机构上远离所述主体器官的端部连接；也就是说，所述足部切换机构的一端与所述主体器官连接，另一端与所述爪足切换结构连接。

在一些技术方案中，所述爪足切换结构包括第一夹持单元与第二夹持单元，第一夹持单元与第二夹持单元分别与所述足部切换机构转动连接，第一夹持单元与第二夹持单元之间具有能够被调节的夹角；当所述多功能器官切换为工作臂时，通过第一夹持单元与第二夹持单元即可以实现对于物体的夹持，实现对障碍物的清除。

在一些技术方案中，所述爪足切换结构与所述第三足部关节机构转动连接。进一步地，第一夹持单元与第二夹持单元分别与所述第三足部关节机构转动连接。

在一些技术方案中，当所述多功能器官切换成备用机构时，所述爪足切换结构转动至与所述第三足部关节机构平行的位置。

在一些技术方案中，所述第三足部关节机构中设置有与所述爪足切换结构匹配的容置槽，当所述多功能器官切换成备用机构时，所述爪足切换结构被容置在所述容置槽中。

在一些技术方案中，所述单功能足包括：

与所述主体器官连接的第一足式关节机构；和

与所述第一足式关节机构转动连接的第二足式关节机构；和

与所述第二足式关节机构转动连接的所述第三足式关节机构；

其中，所述第二足式关节机构绕所述第一足式关节机构转动的轴线方向与所述第三足式关节机构绕所述第二足式关节机构转动的轴线方向平行。进一步地，所述第二足式关节机构可绕所述第一足式关节机构在竖直面向上转动，所述第三足式关节机构可绕所述第二足式关节机构在竖直面向上转动。

进一步地，所示单功能足还包括：

与所述第三足式关节机构转动连接的第四足式关节机构；进一步地，所述第四足式关节机构可绕所述第三足式关节机构在竖直面向上转动。

本发明的实施例的技术效果至少包括：

1、本发明的实施例所述节能机器人可以根据工作环境将至少一个多功能器官切换为工作足或备用机构，由此，可以调节工作足的数量，以实现节能的目的。

2、在一些实施例中，所述多功能器官包括爪足切换结构，所述爪足切换结构至少具有夹持作用，用于使所述多功能器官切换为工作臂。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的可基于环境调节工作模式的节能机器人在一些实施例中的示意图；

图2为本发明的所述多功能器官在一些实施例中的示意图；

图3为本发明的所述多功能器官在另一些实施例中的示意图；

图4为本发明的可基于环境调节工作模式的节能机器人在另一些实施例中的示意图；

图5为本发明的所述多功能器官在另一些实施例中的示意图；

图6为本发明的所述多功能器官在另一些实施例中的示意图；

图7为本发明的所述多功能器官在另一些实施例中的示意图；

图8为本发明的所述单功能足在一些实施例中的示意图；

图9为本发明的所述单功能足在另一些实施例中的示意图；

图10为本发明的可基于环境调节工作模式的节能机器人在另一些实施例中的示意图；

图11为本发明的可基于环境调节工作模式的节能机器人在另一些实施例中的示意图；

附图标记：1、可基于环境调节工作模式的节能机器人；10、主体器官；20、单功能足；210、第一足式关节机构；220、第二足式关节机构；230、第三足式关节机构；30、多功能器官；310、足部切换机构；311、第一足部关节机构；312、第二足部关节机构；313、第三足部关节机构；3131、容置槽；320、足爪切换机构；321、第一夹持单元；321、第二夹持单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。还需要说明的是，本申请中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或器件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。再者，术语“包括”和“设置有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

除以上所述外，仍需要强调的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1所示，本发明提供了一种可基于环境调节工作模式的节能机器人1，包括；主体器官10、单功能足20和至少一个多功能器官30。其中，单功能足20与所述主体器官10连接，用于带动所述主体器官10行走，所述多功能器官30与所述主体器官10连接，用于调节节能机器人的工作模式；需要说明的是，在图1所示的实施例中，单功能足20的数量为4个，至少一个多功能器官30的数量为2个，应当能够理解的是，在其他实施方式中，多功能器官30和单功能足20的数量可以根据实际需要确定，不应受到图1示例性阐述的限制。

进一步地，如图2所示，所述多功能器官30包括足部切换机构310，所述足部切换机构310包括多个足部关节结构，并可以通过多个足部关节结构之间的转动进行展开或折叠，以调节所述多功能器官30与地面之间的距离，从而切换为工作足或备用机构，带动所述主体器官10在不同环境中工作。其中，所述足部切换机构310切换成展开状态时，可以如图2所示，所述足部切换机构310切换成折叠状态时，可以如图3所示。

需要说明的是，多个足部关节结构之间依次转动连接，可以通过现有技术实现，示例性地，相互连接的两个足部关节结构之间可以由舵机进行驱动。

还需要说明的是，当所述多功能器官30只包括所述足部切换机构310时，两者的结构是相同的，工作状态也是相同的。

继续如图4所示，当所述多功能器官30切换为工作足时，所述足部切换机构310切换为展开状态，并且所述多功能器官30能够与地面接触，具体来说，所述多功能器官30的一端与所述主体器官10连接，另一端能够与地面接触，用于行走。

继续回到图1，当所述多功能器官30切换为备用机构时，所述足部切换机构310切换为折叠状态，使得所述多功能器官30不与地面接触。所述多功能器官30切换为备用机构的示意图可以参见图1。。

综上，在本发明中，所述节能机器人可以根据工作环境将至少一个多功能器官30切换为工作足或备用机构，由此就可以通过调节工作足的数量，实现节能的目的。

在一些实施例中，所述主体器官10包括控制模块，用于控制单功能足20和至少一个多功能器官30的工作。控制模块可以由现有技术实现，例如控制电路、单片机、CPU、MCU等。

在一些实施例中，如图1所示，所述多功能器官30的数量至少为两个，且环绕设置在所述主体器官10的四周；进一步地，对称设置在所述主体器官10的四周。

在一些实施例中，所述多功能器官30足部切换机构与所述主体器官10活动连接。便于改变所述多功能器官30足部切换机构与所述主体器官10之间的位置关系，以实现所述多功能器官30切换为工作足或备用机构。

在一些实施例中，继续如图1所示，所述主体器官10为长方体形状，所述多功能器官30切换为备用机构时，所述多功能器官30位于所述主体器官10的上侧面上。进一步地，所述多功能器官30折叠设置在所述主体器官10的上侧面上。进一步地，所述多功能器官30与所述主体器官10的上侧面连接。

在一些实施例中，继续如图2所示，所述足部切换机构310包括：

与所述主体器官10转动连接的第一足部关节机构311；和

与所述第一足部关节机构311转动连接的第二足部关节机构312；和

与所述第二足部关节机构312转动连接的第三足部关节机构313；

其中，所述第一足部关节机构311绕所述主体器官10转动的轴线方向与所述第二足部关节机构312绕所述第一足部关节机构311转动的轴线方向垂直，所述第二足部关节机构312绕所述第一足部关节机构311转动的轴线方向与所述第三足部关节机构313绕所述第二足部关节机构312转动的轴线方向平行。进一步地，所述第一足部关节机构311可绕所述主体器官10在水平面向上转动，所述第二足部关节机构312可绕所述第一足部关节机构311在竖直面向上转动，第三足部关节机构313可绕所述第二足部关节机构312在竖直面向上转动。

在一些实施例中，如图3所示，当所述多功能器官30切换成备用机构时，第三足部关节机构313转动至与所述第二足部关节机构312平行的位置；由此可以使得备用机构的占用体积小。进一步地，结合图1所示，所述第一足部关节机构311转动至预定位置，使得所述第三足部关节机构313、所述第二足部关节机构312全部位于所述主体器官10的上侧面上；从而可以进一步减少备用机构在节能机器人1中的占用空间。

在一些实施例中，如图5所示，所述多功能器官30还包括爪足切换结构320，所述爪足切换结构320至少具有夹持作用，用于使所述多功能器官30切换为工作臂；其中所述爪足切换结构320与所述足部切换机构310连接，更具体地，与所述足部切换机构310中的所述第三足部关节机构313连接。

进一步地，所述爪足切换结构320与所述足部切换机构310上远离所述主体器官10的端部连接；也就是说，所述足部切换机构310的一端与所述主体器官10连接，另一端与所述爪足切换结构320连接。

在一些实施例中，如图6所示，所述爪足切换结构320包括第一夹持单元321与第二夹持单元321，第一夹持单元321与第二夹持单元321之间具有能够被调节的夹角；当所述多功能器官30切换为工作臂时，通过第一夹持单元321与第二夹持单元321即可以实现对于物体的夹持或清除功能。

在一些实施例中，如图7所示，当所述多功能器官30切换成备用机构时，所述爪足切换结构320转动至与所述第第三足部关节机构313平行的位置。相应地，在图7中，所述多功能器官30切换为折叠状态。

在一些实施例中，如图6所示，第三足部关节机构313中设置有与所述爪足切换结构320匹配的容置槽3131，当所述多功能器官30切换成备用机构时，所述爪足切换结构320被容置在所述容置槽3131中。

在一些实施例中，如图8所示，

所述单功能足20包括：

与所述主体器官10连接的第一足式关节机构210；和

与所述第一足式关节机构210转动连接的第二足式关节机构220；和

与所述第二足式关节机构220转动连接的第六关节结构；

其中，所述第二足式关节机构220绕所述第一足式关节机构210转动的轴线方向与所述第三足式关节机构230绕所述第二足式关节机构220转动的轴线方向平行。进一步地，所述第二足式关节机构220可绕所述第一足式关节机构210在竖直面向上转动，所述第三足式关节机构230可绕所述第二足式关节机构220在竖直面向上转动。

进一步地，如图9所示，所示单功能足20还包括：与所述第三足式关节机构230转动连接的第四足式关节机构240；进一步地，所述第四足式关节机构240可绕所述第三足式关节机构230在竖直面向上转动。相应地，所述节能机器人的示意图可以参见图10-11，其中，图11为未切换为工作臂模式的一个示意图；图11为切换为工作臂模式的一个示意图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式对本发明进行进一步的说明。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.可基于环境调节工作模式的节能机器人，其特征在于，包括：

主体器官；和

单功能足，与所述主体器官连接，用于带动所述主体器官行走；和

至少一个多功能器官，每个所述多功能器官均与所述主体器官连接，所述多功能器官包括足部切换机构，所述足部切换机构包括多个足部关节结构，并可以通过多个足部关节结构之间的转动进行展开或折叠，以调节所述多功能器官与地面之间的距离，从而切换为工作足或备用机构。

2.根据权利要求1所述的节能机器人，其特征在于，所述足部切换机构与所述主体器官活动连接。

3.根据权利要求1所述的节能机器人，其特征在于，所述足部切换机构包括：

与所述主体器官转动连接的第一足部关节机构；和

与所述第一足部关节机构转动连接的第二足部关节机构；和

与所述第二足部关节机构转动连接的第三足部关节机构；

其中，所述第一足部关节机构绕所述主体器官转动的轴线方向与所述第二足部关节机构绕所述第一足部关节机构转动的轴线方向垂直，所述第二足部关节机构绕所述第一足部关节机构转动的轴线方向与所述第三足部关节机构绕所述第二足部关节机构转动的轴线方向平行。

4.根据权利要求1所述的节能机器人，其特征在于，所述多功能器官还包括爪足切换结构，所述爪足切换结构至少具有夹持作用，用于使所述多功能器官切换为工作臂；其中所述爪足切换结构与所述足部切换机构连接。

5.根据权利要求1所述的节能机器人，其特征在于，所述爪足切换结构包括第一夹持单元与第二夹持单元，第一夹持单元与第二夹持单元之间具有能够被调节的夹角。

6.根据权利要求3所述的节能机器人，其特征在于，所述多功能器官还包括爪足切换结构，所述爪足切换结构至少具有夹持作用，用于使所述多功能器官切换为工作臂；

所述爪足切换结构与第三足部关节机构转动连接；

所述爪足切换结构包括第一夹持单元与第二夹持单元，第一夹持单元与第二夹持单元之间具有能够被调节的夹角。

7.根据权利要求6所述的节能机器人，其特征在于，当所述多功能器官切换成备用机构时，所述爪足切换结构转动至与第三足部关节机构平行的位置。

8.根据权利要求7所述的节能机器人，其特征在于，所述第三足部关节机构第三足部关节机构中设置有与所述爪足切换结构匹配的容置槽，当所述多功能器官切换成备用机构时，所述爪足切换结构被容置在所述容置槽中。

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