CN201442265U - 一种用于移动机器人的轮-腿移动机构 - Google Patents

Abstract

一种用于移动机器人的轮-腿移动机构，属于先进制造与自动化技术领域。包括摆腿机构、减震机构和主动轮，所述摆腿机构的摆动腿一侧连接有主动轮，另一侧连接减震机构的一端，所述减震机构为两个，沿摆腿机构的中心线对称设于摆动腿两侧，且减震机构的另一端连于摆腿机构的横板上。本实用新型可以应用于任意一款适合的机器人本体，应用数量和位置可以根据需要设定。本通过摆腿机构连接减震机构和主动轮，可以主动转动摆动腿、通过减震机构使主动轮越过障碍，也可在减震机构的作用下，主动轮被动地适应地面的微小变化，使移动机构的地面适应性增强。在地面相对平坦时只用其主动轮结构，就可以实现运动功能，结构灵活。

Description

一种用于移动机器人的轮-腿移动机构

技术领域

本实用新型属于先进制造与自动化技术领域，具体地说是一种用于移动机器人的轮-腿移动机构。

技术背景

随着自动化技术的不断发展，移动机器人的应用越来越广泛，移动机器人的重要组成部分移动机构有轮式、履带式、轮-腿-履带复合等多种形式。但可以主动越障、又可以被动适应地面微小变化的轮一腿移动机构却未见应用。随着移动机器人应用的逐步深入，研制一种主动、被动相结合，适用于多种地形的移动机构具有很大的必要性。这种移动机构可以应用于多种机器人本体，相对于主动适应地面或被动适应地面的移动机器人，它的地面适应性更加完善。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以主动越障、又可以被动适应地面微小变化的用于移动机器人的轮-腿移动机构，它可以主动转摆动腿、越过障碍，也可以在减震机构的作用下、被动地适应地面的微小变化。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型包括摆腿机构、减震机构和主动轮，所述摆腿机构的摆动腿一侧连接有主动轮，另一侧连接减震机构的一端，所述减震机构为两个，沿摆腿机构的中心线对称设于摆动腿两侧，且减震机构的另一端连于摆腿机构的横板上。

本实用新型所述的摆腿机构包括摆腿驱动机构、横板、摆动轴、轴承、摆动腿、端盖和电位计，摆动腿的一端通过轴承安装于摆动轴上，摆动轴一端通过横板与用于连接机器人的摆腿驱动机构输出端连接，另一端设有与轴承相接触的轴端法兰盘，电位计的固定部分与摆动轴连接，旋转部分与端盖连接。其中所述的摆动腿为中空结构，其一端带有轴孔，另一端带有第二法兰盘，且两端为半圆弧的柱型结构，其轴孔与所述摆动轴相配合，在所述第二法兰盘上柱型的两侧对称开有用于安装减震机构的第二安装孔。所述的横板一侧为中间带有第一法兰盘，两端带有第一安装孔的板型结构，另一侧为与摆腿驱动机构输出端相配合的法兰盘结构，其两端的第一安装孔分别与两个减震机构上轴的第三法兰盘连接，中间的第一法兰盘与摆动轴的法兰盘端连接。所述的摆动轴一端开有凹槽，另一端为与横板第一法兰盘相配合的法兰盘结构。所述的电位计固定部分是通过轴端法兰盘相连的电位计固定法兰盘与摆动轴连接，旋转部分通过与其相配合的第五法兰盘与端盖连接。所述的电位计固定法兰盘一端带有圆孔，一端为开口槽型结构，且开口槽型端为法兰盘结构，其圆孔与电位计的固定端配合。

所述的减震机构包括上轴、下轴、上轴承、下轴承、上支柱、下支柱、上挂钩、下挂钩、弹性阻尼元件、铜套、限位板、限位柱、上轴承端盖和下轴承端盖，上、下支柱分别通过上、下轴承安装在上、下轴上，上、下支柱内部均开有空腔，在上支柱的空腔内设有铜套，在下支柱的空腔内设有限位柱，所述限位柱另一端带有凸台，置于铜套内，并沿铜套内壁上下移动，在上支柱及铜套端部设有限位板，所述限位板内壁与限位柱外壁为滑动配合结构，弹性阻尼元件置于铜套及限位柱内，两端分别通过上、下挂钩置于上、下支柱内部，上、下轴均在一端连接有法兰盘，另一端设有轴承端盖，且上、下轴结构相对减震机构中心对称，上、下轴承端盖分别与上、下支柱栓接。

所述的主动轮包括电机减速机组件、固定法兰盘和车轮，电机减速机组件位于固定法兰盘的内部，其输出端穿过固定法兰盘与车轮连接，固定端与固定法兰盘的一端连接，固定法兰盘的另一端与摆腿机构摆动腿的外侧连接。其中所述的固定法兰盘为一端带有孔，另一端为开口槽型结构，所述孔与电机减速机组件的输出端相配合，开口槽端与电机减速机组件的固定端相配合。

本实用新型具有如下优点：

1.应用广泛。本实用新型轮-腿移动机构可以应用于任意一款适合的机器人本体，应用数量和位置可以根据需要设定。

2.适应性强。本实用新型轮-腿移动机构通过摆腿机构连接减震机构和主动轮，可以主动转动摆动腿、通过减震机构使主动轮越过障碍，也可以在减震机构的作用下，主动轮被动地适应地面的微小变化，使移动机构的地面适应性增强。

3.结构灵活。本实用新型轮-腿移动机构在适应复杂地形时，优势明显；在地面相对平坦时就显得结构复杂，但可以只用其主动轮结构，简单的结构就可以实现运动功能，因此结构灵活。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的左视图。

图4为图1中摆腿机构的结构示意图。

图5为图4的左视图。

图6为图4中摆动腿的结构示意图。

图7为图1中减震机构的结构示意图。

图8为图1中主动轮的构结示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：如图1、图2、图3所示，本实用新型包括摆腿机构2、减震机构1和主动轮3，所述摆腿机构2的摆动腿10一侧连接有主动轮3，另一侧连接减震机构1的一端，所述减震机构1为两个，沿摆腿机构2的中心线对称设于摆动腿10两侧，且两减震机构1的另一端分别连于摆腿机构2的横板5上。

如图3——图6所示，所述的摆腿机构2包括摆腿驱动机构4、横板5、摆动轴6、轴承7、摆动腿10、端盖8和电位计9，摆动腿10的一端通过轴承7安装于摆动轴6上，摆动轴6一端通过横板5与用于连接机器人的摆腿驱动机构4输出端连接，另一端设有与轴承相接触的轴端法兰盘31，电位计9的固定部分与摆动轴6连接，旋转部分与端盖8连接。

如图3——图6所示，所述的摆动腿10为中空结构，其一端带有轴孔26，另一端带有第二法兰盘27，且两端为半圆弧的柱型结构，其轴孔26与所述摆动轴6相配合，在所述第二法兰盘27上柱型的两侧对称开有用于安装减震机构1的第二安装孔28，通过第二安装孔28与减震机构1下轴19的第四法兰盘34栓接，所述第二法兰盘27外侧与主动轮3的固定法兰盘23栓接。所述的横板5一侧为中间带有第一法兰盘29，两端带有第一安装孔36的板型结构，另一侧为与摆腿驱动机构4输出端相配合的法兰盘结构，其两端的第一安装孔36分别与两个减震机构1的上轴11的第三法兰盘32栓接，中间的第一法兰盘29用于与摆动轴6的法兰盘端栓接。所述的摆动轴6一端开有凹槽，另一端为与横板5的第一法兰盘29相配合的法兰盘结构。本例电位计9型号为7276，所述的电位计9固定部分是通过轴端法兰盘31相连的电位计固定法兰盘30与摆动轴6的凹槽端连接，旋转部分通过与其相配合的第五法兰盘38与端盖8连接。所述电位计固定法兰盘30一端带有圆孔，一端为开口槽型结构，且开口端为法兰盘结构，其圆孔与电位计9的固定端配合，与摆动腿10端部连接的端盖8套装于电位计固定法兰盘30外周；其第五法兰盘38一端为与端盖8相配合连接的结构，一端为与电位计9旋转部分相配合的结构。所述的摆腿驱动机构4为电机一减速机组合驱动。摆动腿10在轴承7的支撑下绕摆动轴6摆动，电位计9用于测量摆动腿10相对于横板5的旋转角度。

如图7所示，所述的减震机构1包括上轴11、下轴19、上轴承12、下轴承20、上支柱13、下支柱18、上挂钩21、下挂钩25、弹性阻尼元件14、铜套15、限位板16、限位柱17、上轴承端盖33和下轴承端盖35，上、下支柱13、18分别通过上、下轴承12、20安装在上、下轴11、19上，上、下支柱13、18内部均开有空腔，在上支柱13的空腔内设有铜套15，在下支柱18的空腔内设有限位柱17，所述限位柱17另一端带有凸台39，并置于铜套15内，可沿铜套15内壁上下移动，在上支柱13及铜套15端部通过螺栓连接有限位板16，所述限位板16内壁与限位柱17外壁为滑动配合结构，弹性阻尼元件14置于铜套15及限位柱17内，两端分别通过上、下挂钩21、25置于上、下支柱13、18内部，本例上、下挂钩21、25栓接在上、下支柱13、18内；上、下轴11、19均在一端设有法兰盘，另一端连接有轴承端盖，且上、下轴结构相对减震机构1中心对称，上、下轴承端盖33、35分别与上、下支柱13、18栓接。以摆腿机构2的端盖8侧为外侧，上轴11的第三法兰盘32侧为减震机构1的内侧，与摆腿机构2的横板5的第一安装孔36栓接，下轴19的第四法兰盘34侧为减震机构1的外侧，与摆动机构2的摆动腿10端部的第二安装孔28栓接。弹性阻尼元件14在上挂钩21和下挂钩25的作用下定位；减震机构1伸长或缩短，即平行的上轴11和下轴19之间的距离变大或变小，弹性阻尼元件14的长度变化，限位柱17的凸台39在铜套15内移动。

如图8所示，所述的主动轮3包括电机减速机组件22、固定法兰盘23和车轮24，电机减速机组件22位于固定法兰盘23的内部，其输出端穿过固定法兰盘23与车轮24栓接，固定端与固定法兰盘23的一端栓接；固定法兰盘23的另一端与摆腿机构2摆动腿10的外侧栓接。所述的固定法兰盘23为一端带有孔，另一端为开口槽型结构，所述孔与电机减速机组件22的输出端相配合，开口槽端与电机减速机组件的固定端相配合。为方便连接，在固定法兰盘23的开口槽内置有过渡板37，通过过渡板37及开口槽端口与电机减速机组件22的固定端连接，电机减速机组件22的输出端驱动车轮24旋转。

本实用新型的主动轮3通过其固定法兰盘23与摆腿机构2摆动腿10的端部外侧栓接；两个减震机构1位于摆腿机构2内侧摆动腿10的两边，且减震机构1的上轴11的第三法兰盘32与位于摆腿机构2上部的横板5的第一安装孔36栓接，减震机构1的下轴19的第四法兰盘34与摆腿机构2的摆动腿10的第二法兰盘27的第二安装孔28栓接。本实用新型通过摆腿机构2的摆腿驱动机构4安装在适合的移动机器人本体上。

本实用新型的工作原理是：摆腿驱动机构4驱动横板5绕摆腿机构2的摆动轴6的轴线摆动，减震机构1在横板5的带动下伸长或缩短，从而带动摆腿机构2的摆动腿10主动摆动，通过摆动腿10带动主动轮3，使主动轮3越过障碍；当地面高度有微小变化时，减震机构1可以被动的伸长或缩短，摆腿机构2的摆动腿10即被动摆动，与摆腿机构2相连的主动轮3就可以被动的适应地面的微小变化，平稳行走。

本例中的连接方式均采用栓接，也可以采用其它连接方式。

本实用新型可以应用于任意一款适合的机器人本体，应用数量和位置可以根据需要设定。在地形复杂时，轮-腿移动机构可以主动摆动摆动腿10、通过减震机构1使主动轮3越过障碍；也可以只在减震机构1的作用下，主动轮3被动地适应地面的微小变化。在地面相对平坦时，可以在适合机器人本体上只应用轮-腿移动机构的主动轮3，使简单的结构就可以实现运动功能。

Claims (10)

1.一种用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：包括摆腿机构、减震机构和主动轮，所述摆腿机构的摆动腿一侧连接有主动轮，另一侧连接减震机构的一端，所述减震机构为两个，沿摆腿机构的中心线对称设于摆动腿两侧，且减震机构的另一端连于摆腿机构的横板上。

2.按照权利要求1所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的摆腿机构包括摆腿驱动机构、横板、摆动轴、轴承、摆动腿、端盖和电位计，摆动腿的一端通过轴承安装于摆动轴上，摆动轴一端通过横板与用于连接机器人的摆腿驱动机构输出端连接，另一端设有与轴承相接触的轴端法兰盘，电位计的固定部分与摆动轴连接，旋转部分与端盖连接。

3.按照权利要求2所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的摆动腿为中空结构，其一端带有轴孔，另一端带有第二法兰盘，且两端为半圆弧的柱型结构，其轴孔与所述摆动轴相配合，在所述第二法兰盘上柱型的两侧对称开有用于安装减震机构的第二安装孔。

4.按照权利要求2所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的横板一侧为中间带有第一法兰盘，两端带有第一安装孔的板型结构，另一侧为与摆腿驱动机构输出端相配合的法兰盘结构，其两端的第一安装孔分别与两个减震机构上轴的第三法兰盘连接，中间的第一法兰盘与摆动轴的法兰盘端连接。

5.按照权利要求2所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的摆动轴一端开有凹槽，另一端为与横板第一法兰盘相配合的法兰盘结构。

6.按照权利要求2所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的电位计固定部分是通过轴端法兰盘相连的电位计固定法兰盘与摆动轴连接，旋转部分通过与其相配合的第五法兰盘与端盖连接。

7.按照权利要求6所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的电位计固定法兰盘一端带有圆孔，一端为开口槽型结构，且开口槽型端为法兰盘结构，其圆孔与电位计的固定端配合。

8.按照权利要求1所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的减震机构包括上轴、下轴、上轴承、下轴承、上支柱、下支柱、上挂钩、下挂钩、弹性阻尼元件、铜套、限位板、限位柱、上轴承端盖和下轴承端盖，上、下支柱分别通过上、下轴承安装在上、下轴上，上、下支柱内部均开有空腔，在上支柱的空腔内设有铜套，在下支柱的空腔内设有限位柱，所述限位柱另一端带有凸台，置于铜套内，并沿铜套内壁上下移动，在上支柱及铜套端部设有限位板，所述限位板内壁与限位柱外壁为滑动配合结构，弹性阻尼元件置于铜套及限位柱内，两端分别通过上、下挂钩置于上、下支柱内部，上、下轴均在一端连接有法兰盘，另一端设有轴承端盖，且上、下轴结构相对减震机构中心对称，上、下轴承端盖分别与上、下支柱栓接。

9.按照权利要求1所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的主动轮包括电机减速机组件、固定法兰盘和车轮，电机减速机组件位于固定法兰盘的内部，其输出端穿过固定法兰盘与车轮连接，固定端与固定法兰盘的一端连接，固定法兰盘的另一端与摆腿机构摆动腿的外侧连接。

10.按照权利要求9所述的用于移动机器人的轮-腿移动机构，其特征在于：所述的固定法兰盘为一端带有孔，另一端为开口槽型结构，所述孔与电机减速机组件的输出端相配合，开口槽端与电机减速机组件的固定端相配合。

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