CN113525558A - 一种轮式机器人及可分体的轮腿复合机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮式机器人及可分体的轮腿复合机器人，轮式机器人包括连接模组和动力轮组，连接模组包括底座、安装于底座两侧的稳定轮组件，分别为第一稳定轮组件和第二稳定轮组件；第一稳定轮组件和第二稳定轮组件均包括传动机构、与传动机构连接的脚轮和驱动传动机构伸展或收缩的驱动电机；传动机构在伸展的状态下，脚轮向外伸出；传动机构在收缩的状态下，脚轮收纳至位于动力轮组的直径圆范围内。轮式机器人通过稳定轮组件的作用能够在停止行驶的情况下保持自身姿态稳定且无需额外消耗能量。轮腿复合机器人可分别以足式机器人或轮式机器人的形态工作，而当两种组合形态下工作时，轮腿复合机器人整体兼顾了运动效率与跨越障碍与过渡壁面的性能。

Description

一种轮式机器人及可分体的轮腿复合机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，更具体地，涉及一种轮式机器人及可分体的轮腿复合机器人。

背景技术

信号塔、输电塔、风电塔筒、石化储罐和水冷壁等的检修或维护需要可在大型复杂三维钢结构中灵活行走攀爬或爬行移动的机器人来完成。但是，不同行业设备差别巨大，例如曲率变化大、壁面不连续、法兰/台阶、空间狭窄等，要求机器人具有强大的机动能力。

如公开号为“CN109421833A”，公开日为2019年3月5日的中国专利文件公开了一种可实现导磁壁面自平衡的两轮式爬壁机器人运动机构，能够在狭窄的空间内行走，该运动机构包括移动模块、连接模块，其中移动模块由永磁磁轮、铁轮、传动轴、主动齿轮、被动齿轮、轮子外壳、电机固定装置、行走电机共同组成，永磁磁轮和铁轮组成简易磁轮，保证机器人可以在吸附在导磁壁面上，行走电机固定在轮子外壳上，并通过传动机构带动磁轮转动。连接模块由连接板构成，连接板将两个轮子固定在其两端，且两个轮子的转动轴的轴线相互平行，且不在同一条直线上，两条轴线所在平面始终平行于连接板，保证了两轮式爬壁机器人能够在导磁壁面上行驶的时候保持平衡。

但是在上述的技术方案中，机器人若需要停止运动并保持姿态，需要通过电气控制轮子不停调节自身的状态来实现，需要不断的消耗能量来维持姿态。另外，该机器人适合用于狭窄空间的工作任务，但缺乏跨越障碍物或者过渡壁面的能力。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的机器人需要消耗能量来维持自身姿态的问题，提供一种轮式机器人及可分体的轮腿复合机器人，轮式机器人通过物理自稳的方式来维持机器人的平衡，无需消耗机器人能量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种轮式机器人，包括连接模组和安装于所述连接模组两侧的动力轮组，所述连接模组包括底座、安装于底座两侧的稳定轮组件，分别为第一稳定轮组件和第二稳定轮组件；所述第一稳定轮组件和第二稳定轮组件均包括传动机构、与所述传动机构连接的脚轮和驱动所述传动机构伸展或收缩的驱动电机；所述传动机构在伸展的状态下，所述脚轮向外伸出至与所述动力轮组的直径圆范围外；所述传动机构在收缩的状态下，所述脚轮收纳至位于所述动力轮组的直径圆范围内。

在上述的技术方案中，机器人具有两种保持自身姿态稳定的方式，其中一种为现有的通过软件程序保持姿态稳定的方式；另一种是通过稳定轮组件实现姿态稳定的方式。通过稳定轮组件实现姿态稳定的方式是驱动电机驱动传动机构伸展，令脚轮向着动力轮组件边缘的方向移动，使得脚轮的边缘移动至与动力轮组的直径圆范围外，在机器人停止行走的时候，脚轮能够与动力轮组一起与行走面接触，从而令机器人在不平整的行走面上也至少有三个点与行走面接触，若行走面为波折的平面，机器人可以有四个点与行走面接触，机器人通过与行走面多点接触的方式实现了不行走的情况下保持自身姿态稳定。当机器人需要过渡壁面,特别是从平面过渡至垂直壁面的时候，驱动电机带动传动机构复位，并令脚轮处于收纳状态，使得脚轮位于动力轮组的直径圆范围内，不影响动力轮组的行走。

优选的，所述传动机构包括驱动连杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆和脚轮连接座；所述驱动连杆的一端与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动连杆另一端与所述第一连杆的一端转动连接；所述第一连杆的另一端同时与所述脚轮连接座的一端及所述第二连杆的一端转动连接；所述脚轮连接座的另一端与所述第三连杆转动连接；所述第二连杆的另一端和所述第三连杆的另一端均与所述底座转动连接，且所述第二连杆平行于所述第三连杆；所述脚轮安装于所述脚轮连接座上。驱动电机通过带动驱动连杆转动，从而令第一连杆在第二连杆和第三连杆的限制下做弧线运动，脚轮连接座和底座保持平行，从而能够稳定地带动脚轮伸出或收起。

优选的，所述传动机构还包括虚连接杆，所述第一连杆为Y型；所述第一稳定轮组件的虚连接杆的一端与第一稳定轮组件的第一连杆转动连接，所述第一稳定轮组件的所述虚连接杆的另一端与第二稳定轮组件的驱动电机的输出轴转动连接；所述第二稳定轮组件的虚连接杆的一端与第二稳定轮组件的第一连杆转动连接，所述第二稳定轮组件的虚连接杆的另一端与第一稳定轮组件的驱动电机的输出轴转动连接。第一连杆为Y型，使得第一连杆有三个连接端点，其中与虚连接杆连接的端点用于保持第一连杆的稳定，相较于第一连杆只有两个端点的情况，Y型的第一连杆有三个端点，在移动过程中受到两个端点的限制，不会发生倾斜或偏移的问题。虚连接杆只提供对第一连杆的位置限制，不会带动第一连杆运动，驱动电机也与虚连接杆转动连接，不会带动虚连接杆转动。

优选的，所述动力轮组包括连接面板、安装于所述连接面板上的动力电机和安装于所述动力电机的转动轴上的磁吸附轮；所述磁吸附轮包括磁吸附环和摩擦增强组件；所述磁吸附环与所述动力电机的转动轴转轴连接，所述摩擦增强组件与所述转动轴连接并跟随所述转动轴转动，所述磁吸附环与所述摩擦增强组件同轴心且所述磁吸附环的外径较所述摩擦增强组件的外径小。磁吸附环为轴向充磁的环状磁铁，通过磁吸附环的作用动力轮组吸附在行走面上，然后通过动力电机带动摩擦增强组件转动使得机器人能够在行走面上行走。由于磁吸附环的外径较摩擦增强组件的外径小，因此磁吸附环不会直接接触行走面，只通过产生的磁力吸附在行走面上，从而不影响机器人的行走。机器人通过两个动力轮组差分式驱动行驶。

优选的，所述动力轮组包括对称设置麦克纳姆轮组件和位于所述麦克纳姆轮组件之间的推力球轴承；所述麦克纳姆轮组件包括连接面板、麦克纳姆轮、驱动所述麦克纳姆轮转动的动力电机和磁吸附环，所述动力电机安装于所述连接面板上，所述麦克纳姆轮安装于所述动力电机的输出轴上，且同轴心所述磁吸附环与所述麦克纳姆轮远离所述连接面板的一侧连接；所述推力球轴承位于所述磁吸附环之间；两个麦克纳姆轮组件的两个麦克纳姆轮分别为正向麦克纳姆轮和反向麦克纳姆轮；两个连接面板之间通过连接杆连接。磁吸附环通过磁力的作用夹紧推力球轴承，两个动力轮组有两个麦克纳姆轮组件，即分别有一个正向麦克纳姆轮和一个反向麦克纳姆轮，正向麦克纳姆轮和反向麦克纳姆轮都能够由互相独立的动力电机驱动转动，且通过推力球轴承的作用，两者的转动不会互相影响。同时通过磁吸附环的作用，动力轮组能够在金属壁面上行走，两个动力轮组均配有一个正向麦克纳姆轮和一个反向麦克纳姆轮，实现机器人的全方向移动。

优选的，还包括电源控制模组；所述电源控制模组包括安装于所述底座上的控制器、安装于所述两个连接面板之间的电池座和与所述电池座连接的蓄电池；所述控制器分别与所述蓄电池、所述驱动电机和所述动力电机电连接。

一种可分体的轮腿复合机器人，包括足式爬行机器人和上述轮式机器人，所述足式爬行机器人包括底盘和安装于所述底盘上的多个轮腿模块，轮腿模块设置有磁吸附模块，所述轮式机器人设置有与所述磁吸附模块进行连接的磁吸接口。磁吸接口可以安装在轮式机械人的主体上，如连接模组或者连接面板之间。

在上述的技术方案中，轮腿复合机器人采用分体式设计，轮式机械人和足式爬行机械人能够通过磁吸附模块和磁吸接口的作用连接在一起，也可以分开工作。分体工作时；轮式机器人体积小、通过动力轮组件行驶从而运动效率高，可应用于狭小空间的检测任务；足式爬行机器人具有较长的轮腿模块，跨越障碍与过渡壁面能力较强，每个腿足操作度高，可用于远程检修任务；当两种组合形态下工作时，轮腿复合机器人整体兼顾了运动效率与跨越障碍与过渡壁面的性能。轮腿复合机器人具有在多种不同环境下移动的能力，更够适应不同的工作任务。

优选的，所述磁吸附模块包括转动电机、动磁铁、静磁铁和中空结构的轭铁，所述静磁铁安装于所述轭铁内，所述转动电机与所述轭铁的一端连接，所述动磁铁与所述转动电机的输出轴连接；所述动磁铁和所述静磁铁同轴心设置；所述轮式机器人设置有旋转阻尼器，所述磁吸接口安装于所述旋转阻尼器上。转动电机通过驱动动磁铁转动，动磁铁与静磁铁相对转动，磁路发生改变，进而改变对外磁力，从而能够与磁吸接口吸附在一起或者分开。旋转阻尼器使得磁吸接口能够相对于轮式机器人发生相对转动，令磁吸接口与磁吸附模块连接后，轮式机器人能够顺畅的转动。

优选的，所述轮腿模块包括依次连接的第一关节模块、连接架、第二关节模块、第一关节连杆、第三关节模块、第二关节连杆和第四关节模块；所述第二关节模块的输出轴与所述连接架连接，所述第三关节模块的输出轴与所述第二关节连杆连接；所述第二关节模块转动连接有第一副连杆、所述第三关节模块转动连接有第二副连杆，所述第四关节模块的输出轴连接有第三副连杆，所述第一副连杆和所述第二副连杆通过副关节连杆连接；所述第二副连杆和所述第三副连杆均安装有所述磁吸附模块。轮式机器人可连接至第二副连杆的磁吸附模块，也可连接至第三副连杆的磁吸附模块。当每个轮式机器人通过磁吸模块连接至母体足式爬行机器人后，由于磁吸接口连接旋转阻尼器，因此每个轮式机器人可通过动力轮组的差分转动来改变轮式机器人与母体足式爬行机器人的相对位姿，进一步地，每个轮式机器人此时可看作为主动转向的操纵轮。由此，合体后的轮腿复合机器人可通过控制每个轮式机器人的整体速度及方向来控制合体后的轮腿复合机器人的全向速度。第一副连杆和所述第二副连杆通过副关节连杆连接，使得副关节连杆与第一关节连杆构成一个四边形体系，使得第二副连杆上的磁吸附模块始终能够与第一关节模块保持平行，令安装在此位置上的轮式机器人能够保持竖直朝下和行走面接触，从而行走更加稳定。

优选的，所述轮腿模块包括依次连接第一关节模块、连接架、第二关节模块、第一关节连杆、第三关节模块和爬行杆；所述第二关节模块的输出轴与所述连接架连接，所述第三关节模块的输出轴与所述爬行杆连接；所述第二关节模块转动连接有第一副连杆、所述第三关节模块转动连接有第二副连杆，所述第一副连杆和所述第二副连杆通过副关节连杆连接；所述第二副连杆安装有所述磁吸附模块。轮腿式复合机器人通过末端的爬行杆行走，轮式机器人可连接至第二副连杆的磁吸附模块，轮腿式复合机器人通过轮式机器人行驶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：轮式机器人通过稳定轮组件的作用能够在停止行驶的情况下保持自身姿态稳定且无需额外消耗能量，降低耗能，提高机器人的续航能力和稳定性。轮腿复合机器人的轮式机器人和足式机器人可单独工作，也可合体工作，令轮腿复合机器人的应用模式多,应用场景限制较小。

附图说明

图1是本发明一种轮式机器人的立体图；

图2是本发明一种轮式机器人的爆炸图；

图3是连接模块的爆炸图；

图4是传动机构的结构示意图；

图5是动力轮组的爆炸图；

图6是本发明一种轮式机器人的实施例2的立体图；

图7是动力轮组的实施例2的爆炸图；

图8是本发明一种可分体的轮腿复合机器人的分体状态的结构示意图；

图9是磁吸附模块的爆炸图；

图10是磁吸接口和旋转阻尼器的结构示意图；

图11是本发明的轮腿模块的立体图；

图12是轮式机器人与第三副连杆的磁吸附模块连接的结构示意图；

图13是轮式机器人与第二副连杆的磁吸附模块连接的结构示意图；

图14是本发明的轮腿模块的另一实施例的立体图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，而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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明实施例的附图中为了方便阅读理解，机壳结构中的前板、后板和顶板均为示出。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1-5所示为一种轮式机器人的实施例，包括连接模组1、安装于连接模组1两侧的动力轮组2和电源控制模组3，连接模组1包括底座101、安装于底座101两侧的稳定轮组件，分别为第一稳定轮组件102和第二稳定轮组件103；第一稳定轮组件102和第二稳定轮组件103均包括传动机构104、与传动机构104连接的脚轮105和驱动传动机构104伸展或收缩的驱动电机106；传动机构104在伸展的状态下，脚轮105向外伸出至与动力轮组2的直径圆范围外；传动机构104在收缩的状态下，脚轮105收纳至位于动力轮组2的直径圆范围内。

如图3-4所示，传动机构104包括驱动连杆1041、第一连杆1042、第二连杆1043、第三连杆1044和脚轮连接座1045；驱动连杆1041的一端与驱动电机106的输出轴连接，驱动连杆1041另一端与第一连杆1042的一端转动连接；第一连杆1042的另一端同时与脚轮连接座1045的一端及第二连杆1043的一端转动连接；脚轮连接座1045的另一端与第三连杆1044转动连接；第二连杆1043的另一端和第三连杆1044的另一端均与底座101转动连接，且第二连杆1043平行于第三连杆1044；脚轮105安装于脚轮连接座1045上。驱动电机106通过带动驱动连杆1041转动，从而令第一连杆1042在第二连杆1043和第三连杆1044的限制下做弧线运动，从而令脚轮连接座1045和底座101保持平行，从而能够稳定地带动脚轮105伸出或收起。

具体的，传动机构104还包括虚连接杆1046，第一连杆1042为Y型；第一稳定轮组件102的虚连接杆1046的一端与第一稳定轮组件102的第一连杆1042转动连接，第一稳定轮组件102的虚连接杆1046的另一端与第二稳定轮组件103的驱动电机106的输出轴转动连接；第二稳定轮组件103的虚连接杆1046的一端与第二稳定轮组件103的第一连杆1042转动连接，第二稳定轮组件103的虚连接杆1046的另一端与第一稳定轮组件102的驱动电机106的输出轴转动连接。第一连杆1042为Y型，使得第一连杆1042有三个连接端点，其中与虚连接杆1046连接的端点用于保持第一连杆1042的稳定，相较于第一连杆1042只有两个端点的情况，Y型的第一连杆1042有三个端点，在移动过程中受到两个端点的限制，不会发生倾斜或偏移的问题。虚连接杆1046只提供对第一连杆1042的位置限制，不会带动第一连杆1042运动，驱动电机106也与虚连接杆1046转动连接，不会带动虚连接杆1046转动。

如图5所示，动力轮组2包括连接面板201、安装于连接面板201上的动力电机202和安装于动力电机202的转动轴2021上的磁吸附轮；磁吸附轮包括磁吸附环203和摩擦增强组件204；磁吸附环203与动力电机202的转动轴2021转轴连接，摩擦增强组件204与转动轴2021连接并跟随转动轴2021转动，磁吸附环203与摩擦增强组件204同轴心且磁吸附环203的外径较摩擦增强组件204的外径小。磁吸附环203为轴向充磁的环状磁铁，通过磁吸附环203的作用动力轮组2吸附在行走面上，然后通过动力电机202带动摩擦增强组件204转动使得机器人能够在行走面上行走。由于磁吸附环203的外径较摩擦增强组件204的外径小，因此磁吸附环203不会直接接触行走面，只通过产生的磁力吸附在行走面上，从而不影响机器人的行走。机器人通过两个动力轮组2差分式驱动行驶。本实施例中，动力轮组2通过在转动轴2021上设置挡环2022将磁吸附环203和摩擦增强组件204限制在转动轴2021上。

在本实施例中，电源控制模组3包括安装于底座101上的控制器301、安装于两个连接面板201之间的电池座302和与电池座302连接的蓄电池303；控制器301分别与蓄电池303、驱动电机106和动力电机202电连接。

本发明的工作原理或工作流程：机器人具有两种保持自身姿态稳定的方式，其中一种为现有的通过软件程序保持姿态稳定的方式；另一种是通过稳定轮组件实现姿态稳定的方式。通过稳定轮组件实现姿态稳定的方式是驱动电机106驱动传动机构104伸展，令脚轮105向着动力轮组2件边缘的方向移动，使得脚轮105的边缘移动到与动力轮组2的直径圆范围外，其中根据机器人当前的姿态，脚轮105伸出的距离有所区别。在机器人停止行走的时候，脚轮105能够与动力轮组2一起与行走面接触，从而令机器人在不平整的行走面上也至少有三个点与行走面接触，若行走面为波折的平面，机器人可以有四个点与行走面接触，机器人通过与行走面多点接触的方式实现了不行走的情况下保持自身姿态稳定。当机器人需要过渡壁面,特别是从平面过渡至垂直壁面的时候，驱动电机106带动传动机构104复位，并令脚轮105处于收纳状态，使得脚轮105位于动力轮组2的直径圆范围内，不影响动力轮组2的行走。

本实施例的有益效果：轮式机器人通过稳定轮组件的作用能够在停止行驶的情况下保持自身姿态稳定且无需额外消耗能量，降低耗能，提高机器人的续航能力和稳定性。

实施例2

一种轮式机器人的实施例2，与实施例1的区别在于，如图6和7所示，动力轮组2为另一结构。动力轮组2包括对称设置麦克纳姆轮组件205和位于麦克纳姆轮组件205之间的推力球轴承206；麦克纳姆轮组件205包括连接面板201、麦克纳姆轮2051、驱动麦克纳姆轮2051转动的动力电机202和磁吸附环203，动力电机202安装于连接面板201上，麦克纳姆轮2051安装于动力电机202的输出轴上，且同轴心磁吸附环203与麦克纳姆轮2051远离连接面板201的一侧连接；推力球轴承206位于磁吸附环203之间；两个麦克纳姆轮组件205的两个麦克纳姆轮2051分别为正向麦克纳姆轮和反向麦克纳姆轮；两个连接面板201之间通过连接杆2011连接。磁吸附环203通过磁力的作用夹紧推力球轴承206，两个动力轮组2有两个麦克纳姆轮组件205，即分别有一个正向麦克纳姆轮和一个反向麦克纳姆轮，正向麦克纳姆轮和反向麦克纳姆轮都能够由互相独立的动力电机202驱动转动，且通过推力球轴承206的作用，两者的转动不会互相影响。同时通过磁吸附环203的作用，动力轮组2能够在金属壁面上行走，两个动力轮组2均配有一个正向麦克纳姆轮和一个反向麦克纳姆轮，实现机器人的全方向移动。

在本实施例中，麦克纳姆轮2051均连接有法兰盘2052，麦克纳姆轮2051通过法兰盘2052与动力电机202的输出轴连接从而与动力电机202的输出轴连接。

本实施例的其余特征和工作原理与实施例1一致。

实施例3

如图8-13所示为一种可分体的轮腿复合机器人的实施例，包括足式爬行机器人和实施例1或实施例2的轮式机器人，足式爬行机器人包括底盘4和安装于底盘4上的多个轮腿模块5，轮腿模块5设置有磁吸附模块6，轮式机器人设置有与磁吸附模块6进行连接的磁吸接口7。磁吸接口7可以安装在轮式机械人的主体上，在本实施中，磁吸接口7设置于电池座302上。

具体的，磁吸附模块6包括转动电机601、动磁铁602、静磁铁603和中空结构的轭铁604，静磁铁603安装于轭铁604内，转动电机601与轭铁604的一端连接，动磁铁602与转动电机601的输出轴连接；动磁铁602和静磁铁603同轴心设置；轮式机器人设置有旋转阻尼器8，磁吸接口7安装于旋转阻尼器8上。转动电机601通过驱动动磁铁602转动，动磁铁602与静磁铁603相对转动，磁路发生改变，进而改变对外磁力，从而能够与磁吸接口7吸附在一起或者分开。旋转阻尼器8使得磁吸接口7能够相对于轮式机器人发生相对转动，令磁吸接口7与磁吸附模块6连接后，轮式机器人能够顺畅的转动。在本实施例中，动磁铁602通过叉臂6021与转动电机601的输出轴连接。

在本实施例中，轮腿模块5包括依次连接的第一关节模块501、连接架502、第二关节模块503、第一关节连杆504、第三关节模块505、第二关节连杆506和第四关节模块507；第二关节模块503的输出轴与连接架502连接，第三关节模块505的输出轴与第二关节连杆506连接；第二关节模块503转动连接有第一副连杆508，第三关节模块505转动连接有第二副连杆509，第四关节模块507的输出轴连接有第三副连杆510，第一副连杆508和第二副连杆509通过副关节连杆511连接；第二副连杆509和第三副连杆510均安装有磁吸附模块6。轮式机器人可连接至第二副连杆509的磁吸附模块6，也可连接至第三副连杆510的磁吸附模块6。当每个轮式机器人通过磁吸附模块6连接至母体足式爬行机器人后，由于磁吸接口7连接旋转阻尼器8，因此每个轮式机器人可通过动力轮组2的差分转动来改变轮式机器人与母体足式爬行机器人的相对位姿，进一步地，每个轮式机器人此时可看作为主动转向的操纵轮。由此，合体后的轮腿复合机器人可通过控制每个轮式机器人的整体速度及方向来控制合体后的轮腿复合机器人的全向速度。第一副连杆508和第二副连杆509通过副关节连杆511连接，使得副关节连杆511与第一关节连杆504构成一个四边形体系，使得第二副连杆509上的磁吸附模块6始终能够与第一关节模块501保持平行，令安装在此位置上的轮式机器人能够保持竖直朝下和行走面接触，从而行走更加稳定。

本实施例的工作原理：轮腿复合机器人采用分体式设计，轮式机械人和足式爬行机械人能够通过磁吸附模块6和磁吸接口7的作用连接在一起，也可以分开工作。分体工作时；轮式机器人体积小、通过动力轮组2件行驶从而运动效率高，可应用于狭小空间的检测任务；足式爬行机器人具有较长的轮腿模块5，跨越障碍与过渡壁面能力较强，每个腿足操作度高，可用于远程检修任务；当两种组合形态下工作时，轮腿复合机器人整体兼顾了运动效率与跨越障碍与过渡壁面的性能。轮腿复合机器人具有在多种不同环境下移动的能力，更能够适应不同的工作任务。

本实施例的有益效果：轮腿复合机器人在工作时可以拆分为体积较小的轮式机器人和便于爬行的足式爬行机器人，轮式机器人能够在狭窄空间内工作，而足式爬行机械人能够更好地跨越较大的障碍和过渡壁面。而轮腿复合机器人在轮式机器人和足式爬行机器人结合后，整体具备更好的运动效率与跨越障碍与过渡壁面的性能，轮腿复合机器人的三种状态下具备不同的性能，能够在多种不同的工作环境中完成工作任务。

本实施例采用实施例1的轮式机器人，该轮式机器人的工作原理与实施例1的工作原理一致。

实施例4

一种可分体的轮腿复合机器人的实施例4，如图14所示，与实施例2的区别在于轮腿模块5的结构不一致。本实施例的轮腿模块5包括依次连接第一关节模块501、连接架502、第二关节模块503、第一关节连杆504、第三关节模块505和爬行杆512；第二关节模块503的输出轴与连接架502连接，第三关节模块505的输出轴与爬行杆512连接；第二关节模块503转动连接有第一副连杆508、第三关节模块505转动连接有第二副连杆509，第一副连杆508和第二副连杆509通过副关节连杆511连接；第二副连杆509安装有磁吸附模块6。轮腿式复合机器人通过末端的爬行杆512行走，轮式机器人可连接至第二副连杆509的磁吸附模块6，轮腿式复合机器人通过轮式机器人行驶。在爬行杆512的末端设置用于增强爬行杆512与行走面之间摩擦力的增强部5121，其具体可以为包胶磁铁。

本实施例的其余特征和工作原理与实施例3一致。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮式机器人，包括连接模组(1)和安装于所述连接模组(1)两侧的动力轮组(2)，其特征在于，所述连接模组(1)包括底座(101)、安装于底座(101)两侧的稳定轮组件，分别为第一稳定轮组件(102)和第二稳定轮组件(103)；所述第一稳定轮组件(102)和第二稳定轮组件(103)均包括传动机构(104)、与所述传动机构(104)连接的脚轮(105)和驱动所述传动机构(104)伸展或收缩的驱动电机(106)；所述传动机构(104)在伸展的状态下，所述脚轮(105)向外伸出至与所述动力轮组(2)的直径圆范围外；所述传动机构(104)在收缩的状态下，所述脚轮(105)收纳至位于所述动力轮组(2)的直径圆范围内。

2.根据权利要求1所述的一种轮式机器人，其特征在于，所述传动机构(104)包括驱动连杆(1041)、第一连杆(1042)、第二连杆(1043)、第三连杆(1044)和脚轮连接座(1045)；所述驱动连杆(1041)的一端与所述驱动电机(106)的输出轴连接，所述驱动连杆(1041)另一端与所述第一连杆(1042)的一端转动连接；所述第一连杆(1042)的另一端同时与所述脚轮连接座(1045)的一端及所述第二连杆(1043)的一端转动连接；所述脚轮连接座(1045)的另一端与所述第三连杆(1044)转动连接；所述第二连杆(1043)的另一端和所述第三连杆(1044)的另一端均与所述底座(101)转动连接，且所述第二连杆(1043)平行于所述第三连杆(1044)；所述脚轮(105)安装于所述脚轮连接座(1045)上。

3.根据权利要求2所述的一种轮式机器人，其特征在于，所述传动机构(104)还包括虚连接杆(1046)，所述第一连杆(1042)为Y型；所述第一稳定轮组件(102)的虚连接杆(1046)的一端与第一稳定轮组件(102)的第一连杆(1042)转动连接，所述第一稳定轮组件(102)的所述虚连接杆(1046)的另一端与第二稳定轮组件(103)的驱动电机(106)的输出轴转动连接；所述第二稳定轮组件(103)的虚连接杆(1046)的一端与第二稳定轮组件(103)的第一连杆(1042)转动连接，所述第二稳定轮组件(103)的虚连接杆(1046)的另一端与第一稳定轮组件(102)的驱动电机(106)的输出轴转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种轮式机器人，其特征在于，所述动力轮组(2)包括连接面板(201)、安装于所述连接面板(201)上的动力电机(202)和安装于所述动力电机(202)的转动轴(2021)上的磁吸附轮；所述磁吸附轮包括磁吸附环(203)和摩擦增强组件(204)；所述磁吸附环(203)与所述动力电机(202)的转动轴(2021)转轴连接，所述摩擦增强组件(204)与所述转动轴(2021)连接并跟随所述转动轴(2021)转动，所述磁吸附环(203)与所述摩擦增强组件(204)同轴心。

5.根据权利要求3所述的一种轮式机器人，其特征在于，所述动力轮组(2)包括对称设置麦克纳姆轮组件(205)和位于所述麦克纳姆轮组件(205)之间的推力球轴承(206)；所述麦克纳姆轮组件(205)包括连接面板(201)、麦克纳姆轮(2051)、驱动所述麦克纳姆轮(2051)转动的动力电机(202)和磁吸附环(203)，所述动力电机(202)安装于所述连接面板(201)上，所述麦克纳姆轮(2051)安装于所述动力电机(202)的输出轴上，且同轴心所述磁吸附环(203)与所述麦克纳姆轮(2051)远离所述连接面板(201)的一侧连接；所述推力球轴承(206)位于所述磁吸附环(203)之间；所述麦克纳姆轮组件(205)的两个麦克纳姆轮(2051)分别为正向麦克纳姆轮和反向麦克纳姆轮；两个连接面板(201)之间通过连接杆(2011)连接。

6.根据权利要求4或5所述的一种轮式机器人，其特征在于，还包括电源控制模组(3)；所述电源控制模组(3)包括安装于所述底座(101)上的控制器(301)、安装于所述两个连接面板(201)之间的电池座(302)和与所述电池座(302)连接的蓄电池(303)；所述控制器(301)分别与所述蓄电池(303)、所述驱动电机(106)和所述动力电机(202)电连接。

7.一种可分体的轮腿复合机器人，包括足式爬行机器人，所述足式爬行机器人包括底盘(4)和安装于所述底盘(4)上的多个轮腿模块(5)，其特征在于，还包括权利要求1-6任一所述的轮式机器人；轮腿模块(5)设置有磁吸附模块(6)，所述轮式机器人设置有与所述磁吸附模块(6)进行连接的磁吸接口(7)。

8.根据权利要求7所述的可分体的轮腿复合机器人，其特征在于，所述磁吸附模块(6)包括转动电机(601)、动磁铁(602)、静磁铁(603)和中空结构的轭铁(604)，所述静磁铁(603)安装于所述轭铁(604)内，所述转动电机(601)与所述轭铁(604)的一端连接，所述动磁铁(602)与所述转动电机(601)的输出轴连接；所述动磁铁(602)和所述静磁铁(603)同轴心设置；所述轮式机器人设置有旋转阻尼器(8)，所述磁吸接口(7)安装于所述旋转阻尼器(8)上。

9.根据权利要求8所述的可分体的轮腿复合机器人，其特征在于，所述轮腿模块(5)包括依次连接的第一关节模块(501)、连接架(502)、第二关节模块(503)、第一关节连杆(504)、第三关节模块(505)、第二关节连杆(506)和第四关节模块(507)；所述第二关节模块(503)的输出轴与所述连接架(502)连接，所述第三关节模块(505)的输出轴与所述第二关节连杆(506)连接；所述第二关节模块(503)转动连接有第一副连杆(508)、所述第三关节模块(505)转动连接有第二副连杆(509)，所述第四关节模块(507)的输出轴连接有第三副连杆(510)，所述第一副连杆(508)和所述第二副连杆(509)通过副关节连杆(511)连接；所述第二副连杆(509)和所述第三副连杆(510)均安装有所述磁吸附模块(6)。

10.根据权利要求8所述的可分体的轮腿复合机器人，其特征在于，所述轮腿模块(5)包括依次连接第一关节模块(501)、连接架(502)、第二关节模块(503)、第一关节连杆(504)、第三关节模块(505)和爬行杆(512)；所述第二关节模块(503)的输出轴与所述连接架(502)连接，所述第三关节模块(505)的输出轴与所述爬行杆(512)连接；所述第二关节模块(503)转动连接有第一副连杆(508)、所述第三关节模块(505)转动连接有第二副连杆(509)，所述第一副连杆(508)和所述第二副连杆(509)通过副关节连杆(511)连接；所述第二副连杆(509)安装有所述磁吸附模块(6)。

Images