CN113212589A - 一种轮足式机器人腿部结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮足式机器人腿部结构，包括：连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、舵机，T字连接块、足轮、齿轮、连接轴、磁吸装置和控制模块；所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ分别通过一个直流无刷电机驱动工作；所述T字连接块包括水平部和竖直部；所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ连接于所述T字连接块水平部，所述舵机固定安装于所述T字连接块，所述磁吸装置固定安装于所述T字连接块竖直部的底部；所述连杆Ⅱ底部设置轮齿结构，所述轮齿结构与所述齿轮相互啮合；所述足轮通过足轮支架安装于所述T字连接块水平部；所述足轮通过电机Ⅰ驱动工作；所述电机Ⅰ、所述直流无刷电机和所述磁吸装置均与所述控制模块电连接。本发明解决了现有四足机器人存在的稳定性和耐用性等技术问题。

Description

一种轮足式机器人腿部结构

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体而言，尤其涉及一种轮足式机器人腿部结构。

背景技术

目前，市面上有很多的四足机器人，四足机器人已经成为了一个很大的研究方向。四足机器人固然有着自己的优势，但是目前四足机器人的劣势之处也是显而易见的。最明显的一个就是四足机器人的稳定性仍然欠佳，同时四足机器人对于长时间的使用仍然有着很大的问题。尤其是对于长距离的使用，四足机人仍然比不上轮式的机器人。

发明内容

根据上述提出现有四足机器人存在的稳定性和耐用性等技术问题，而提供一种轮足式机器人腿部结构。

本发明采用的技术手段如下：

一种轮足式机器人腿部结构，包括：连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、舵机，T字连接块、足轮、齿轮、连接轴、磁吸装置和控制模块；

所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ均包括上、下两段杆，两段杆之间通过销轴和轴承转动连接；所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ分别通过一个直流无刷电机驱动工作；

所述T字连接块包括水平部和竖直部；所述连杆Ⅰ底部与所述连杆Ⅱ底部通过销轴连接于所述T字连接块水平部，所述舵机固定安装于所述T字连接块，所述齿轮通过所述连接轴与所述舵机的转轴相连接，所述磁吸装置固定安装于所述T字连接块竖直部的底部；所述连杆Ⅱ底部设置轮齿结构，所述轮齿结构与所述齿轮相互啮合；所述足轮通过足轮支架安装于所述T字连接块水平部；

所述足轮通过电机Ⅰ驱动工作；所述电机Ⅰ、所述直流无刷电机和所述磁吸装置均与所述控制模块电连接。

进一步地，所述足轮支架固定安装于所述T字连接块水平部，所述足轮1转动安装于所述足轮支架。

进一步地，所述T字连接块竖直部的底部安装有压力传感器和触觉传感器；所述连杆Ⅰ与所述连杆Ⅱ顶部连接处安装有角度传感器；所述压力传感器、所述触觉传感器和所述角度传感器均与所述控制模块电连接。

进一步地，所述直流无刷电机的电机轴上固定安装有连杆连接齿轮，所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ顶部均设置轴，所述连杆连接齿轮通过传送带与所述轴相连接。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的轮足式机器人腿部结构，通过设置的轮足和磁吸装置，使腿部结构具有能够适应不同路况的两种行进模式，结构稳定，且能够应用于多种工作场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述腿部结构示意图。

图2为本发明所述腿部结构示意图。

图3为本发明所述腿部结构足式行进模式下示意图。

图4为本发明所述腿部结构轮式行进模式下示意图。

图5为本发明所述腿部结构示意图。

图中：1、足轮；2、轮齿结构；3、齿轮；4、磁吸装置；5、舵机；6、T字连接块；7、连杆Ⅰ；8、连杆Ⅱ；9、角度传感器；10、压力传感器；11、直流无刷电机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1-5所示，本发明提供了一种轮足式机器人腿部结构，包括：连杆Ⅰ7、连杆Ⅱ8、舵机5，T字连接块6、足轮1、齿轮3、连接轴、磁吸装置4和控制模块；

所述连杆Ⅰ7和所述连杆Ⅱ8均包括上、下两段杆，两段杆之间通过销轴和轴承转动连接；所述连杆Ⅰ7和所述连杆Ⅱ8分别通过一个直流无刷电机11驱动工作；

所述T字连接块6包括水平部和竖直部；所述连杆Ⅰ7底部与所述连杆Ⅱ8底部通过销轴连接于所述T字连接块6水平部，所述舵机5通过螺栓固定安装于所述T字连接块6，所述齿轮3通过所述连接轴与所述舵机5的转轴相连接，所述磁吸装置4通过螺栓固定安装于所述T字连接块6竖直部的底部；所述连杆Ⅱ8底部设置轮齿结构2，所述轮齿结构2与所述齿轮3相互啮合；所述足轮1通过足轮支架安装于所述T字连接块6水平部；

所述足轮1通过电机Ⅰ驱动工作；所述电机Ⅰ、所述直流无刷电机11和所述磁吸装置4均与所述控制模块电连接。

进一步地，所述直流无刷电机11的电机轴上固定安装有连杆连接齿轮，所述连杆Ⅰ7和所述连杆Ⅱ8顶部均设置轴，所述连杆连接齿轮通过传送带与所述轴相连接；所述直流无刷电机11通过带传动进而控制所述连杆Ⅰ7或所述连杆Ⅱ8的工作，所述连杆Ⅰ7和所述连杆Ⅱ8在所述直流无刷电机11的控制下会呈现不同位置和角度，实现行进。

进一步地，所述足轮支架固定安装于所述T字连接块6水平部，所述足轮1转动安装于所述足轮支架。

进一步地，所述T字连接块6竖直部的底部安装有压力传感器10和触觉传感器；所述连杆Ⅰ7与所述连杆Ⅱ8顶部连接处安装有角度传感器9；所述压力传感器10、所述触觉传感器和所述角度传感器9均与所述控制模块电连接。

进一步地，所述磁吸装置4为电磁铁。

进一步地，所述控制模块为PLC控制器。

工作时，所述足轮1和所述磁吸装置4分别位于所述T字连接块6的水平部和竖直部，二者之间呈90°角，通过所述舵机5转轴的转动，可以带动所述齿轮3沿着所述轮齿结构2啮合转动，所述舵机5带动所述T字连接块6绕所述连杆Ⅰ7与所述连杆Ⅱ8底部销轴转动，从而实现所述足轮1和所述磁吸装置4的位置切换；

通过所述足轮1和所述磁吸装置4的位置切换，本发明所述轮足机器人有两种行进方式：

当所述磁吸装置4转动至最下方时，为足式行进，通过所述控制模块控制所述直流无刷电机11工作进而控制所述连杆Ⅰ7与所述连杆Ⅱ8的工作，同时所述控制模块控制所述磁吸装置4工作，通过与接触面的磁吸作用实现行进；所述连杆Ⅰ7与所述连杆Ⅱ8工作时，带动所述轮齿结构2发生的运动幅度较小，因此所述轮齿结构2与所述齿轮3基本处于锁死的状态；

当所述轮足1转动至最下方时，为轮式行进，通过所述控制模块控制所述直流无刷电机11停止工作，使所述所述连杆Ⅰ7与所述连杆Ⅱ8停止工作，同时控制所述电机Ⅰ工作进而控制所述轮足1的工作实现行进；

用户可以根据需要自行选择任意一种行进方式，例如，当遇到崎岖路况时，可选择执行足式行进模式；当路况不崎岖时，可选择执行轮式行进模式。

本发明所述轮足机器人腿部结构可以安装于轮足混合动力式机器人上进行应用，将两个所述直流无刷电机固定安装于机器人主体上即可，具体工作过程为：

用户根据需要，选择所述轮足机器人腿部结构的行进模式，如果路况平坦，使用轮式行进，如果路况崎岖，使用足式行进，果路况不可识别，则使用足式行进；

行进过程中，通过所述触觉传感器、所述角度传感器9和所述压力传感器10不断接收当前腿部变化情况，所述角度传感器9用于检测连杆运动的角度信息，所述压力传感器10和所述触觉传感器用于检测所述腿部结构着地的压力或触觉信息，检测到的抖动、频率、接触情况等转化为电信号发送到所述控制模块，用户根据回传信号能够确定腿部结构的工作状态是否处于颠簸或崎岖路段，当判断处于路况崎岖，则使用足式行进，若判断路况平坦，则使用轮式行进；到达目的地后，改变为足式行进。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种轮足式机器人腿部结构，其特征在于，包括：连杆Ⅰ(7)、连杆Ⅱ(8)、舵机(5)、T字连接块(6)、足轮(1)、齿轮(3)、连接轴、磁吸装置(4)和控制模块；

所述连杆Ⅰ(7)和所述连杆Ⅱ(8)均包括上、下两段杆，两段杆之间通过销轴和轴承转动连接；所述连杆Ⅰ(7)和所述连杆Ⅱ(8)分别通过一个直流无刷电机(11)驱动工作；

所述T字连接块(6)包括水平部和竖直部；所述连杆Ⅰ(7)底部与所述连杆Ⅱ(8)底部通过销轴连接于所述T字连接块(6)水平部，所述舵机(5)固定安装于所述T字连接块(6)，所述齿轮(3)通过所述连接轴与所述舵机(5)的转轴相连接，所述磁吸装置(4)固定安装于所述T字连接块(6)竖直部的底部；所述连杆Ⅱ(8)底部设置轮齿结构(2)，所述轮齿结构(2)与所述齿轮(3)相互啮合；所述足轮(1)通过足轮支架安装于所述T字连接块(6)水平部；

所述足轮(1)通过电机Ⅰ驱动工作；所述电机Ⅰ、所述直流无刷电机(11)和所述磁吸装置(4)均与所述控制模块电连接。

2.根据权利要求1所述的轮足式机器人腿部结构，其特征在于，所述足轮支架固定安装于所述T字连接块(6)水平部，所述足轮(1)转动安装于所述足轮支架。

3.根据权利要求1所述的轮足式机器人腿部结构，其特征在于，所述T字连接块(6)竖直部的底部安装有压力传感器(10)和触觉传感器；所述连杆Ⅰ(7)与所述连杆Ⅱ(8)顶部连接处安装有角度传感器(9)；所述压力传感器(10)、所述触觉传感器和所述角度传感器(9)均与所述控制模块电连接。

4.根据权利要求1所述的轮足式机器人腿部结构，其特征在于，所述直流无刷电机的电机(11)轴上固定安装有连杆连接齿轮，所述连杆Ⅰ(7)和所述连杆Ⅱ(8)顶部均设置轴，所述连杆连接齿轮通过传送带与所述轴相连接。

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