CN203237312U - 一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，包括足-轮复合移动变形机器人的空间机体框架单元、主动轮驱动单元、从动轮随动单元、四条模块化腿单元、控制传感系统单元、密封壳体以及电源。该机器人用弹性足代替传统的刚性足，增加机器人的运动稳定性，减少机器人的震动性与冲击力，并与轮式移动方式复合，既能保证在平地上有轮式行进的快速移动性与高效率，又兼顾复杂山地环境、城市地型等复杂地形下，足式行进、匍匐爬行以及攀爬移动的优良机动性与强大越障功能，足轮复合变形移动机器人采用模块化设计，彼此之间互不干扰，便于维护和更换，运动模式灵活变化，足式与轮式运动的相互转化和协调结合，提高了机器人的运动能力。

Description

一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，具体地说是一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人。

背景技术

目前，陆地机器人的行进机构主要包括轮式，履带式和腿式，考虑到地面行进机构的移动速度，适应地型的能力等特性，轮式，履带式和腿式机构的推进速度与移动效率依次降低，而复杂地形环境下的机动性与适应能力依次升高。为了适应多种复杂地形环境，提高机器人的推进效率、机动性和越障能力，复合多种移动机构的机器人是近年来机器人技术发展的一个重要趋势。其中，适应多种复杂环境的足式机器人以及在平坦地面上具有高效自主移动能力的轮式机器人一直是移动机器人研究领域的核心和热点课题。

经过半个多世纪的迅猛发展，轮式移动机器人和足式机器人都已走出实验室，在工厂、医院、家庭、保安、救援等许多场合获得广泛应用，并且已成功在月球和火星上服役，帮助人类进行科学探索。因此，如能将轮式机器人平地行进的快速通过性优势与足式机器人适应复杂环境的机动性与灵活性优势集于一体，发展一种足-轮复合移动机构机器人，则将极大地拓展其适应范围，有望广泛应用于复杂山地环境和城市地型中承担运输，侦查、监测、防暴等多种任务，并且可以发展成为助残和未来交通工具等。但是，足-轮复合变形移动机器人对复合变形移动机械结构设计与复合变形移动控制策略等方面都提出了更高的技术要求。

目前，国内外关于足式机构与轮式机构如何有机结合的研究仍处于初步探索阶段，主要可分为两种思路。一种是将驱动轮安装于足式机构的足端底部和旋转关节处。譬如，哈尔滨工业大学提出的一种足－轮式结合四足机器人，法国巴黎第六大学设计的Hylos机器人皆是将轮子驱动机构安装在足式机构的足底。这种设计方案在机器人承载负载行进过程中，机器人能量消耗大，降低了机器人的轮式移动速度和机器人的稳定性等性能。另一种是通过一种特殊设计的兼具轮式功能的弹性腿部机构来实现。例如，台湾国立大学设计的Quattroped机器人为一种可转换为全轮或者半轮结构的转换装置，斯坦福大学设计的IMPASS机器人为一种无框式辐条轮机构。足与轮的功能实现统一地存在于一种强度比较薄弱的独立机械结构中，机器人的负载能力大大降低。总体上说，这两种设计概念使得轮、足两者的功能进行了折中。本专利提供了一种足-轮复合变形移动机器人负载能力强，在不规则的地形环境中单独地采用足式行进模式高效的通过，在平坦地面上仅仅采用四轮滚动模式，大大提高了机器人的移动性和稳定性，并且控制难度低。在复杂的地形环境中采用足-轮复合行进模式，提高机器人爬坡越障能力等性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，该复合移动机器人用弹性足代替传统的刚性足，增加机器人的运动稳定性，减少机器人的震动性与冲击力，并与轮式移动方式复合，既能保证在平地上有轮式行进的快速移动性与高效率，又兼顾复杂山地环境、城市地型等复杂地形下，足式行进、匍匐爬行以及攀爬移动的优良机动性与强大越障功能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，包括足-轮复合移动变形机器人的空间机体框架单元、主动轮驱动单元、从动轮随动单元、四条模块化腿单元、控制传感系统单元、密封壳体以及电源。

所述的空间机体框架单元为一个空间结构的框架组织，具有很强的抗弯、抗扭和负载能力。空间机体框架单元内部主要载有控制系统单元、电源、PC机、传感器单元、密封壳体、负载。外部主要悬挂着主动轮驱动单元，从动轮随动单元和四条模块化腿单元。主动轮驱动单元和从动轮随动单元分别安装于空间机体框架单元左右两侧以及前后两侧，并且轮式驱动系统呈菱形结构固定安装于空间机体框架单元底部。四条模块化腿单元安装于机体空间框架单元两端向上翘起的四个固定支架上。

所述的足-轮复合变形移动机器人的主动轮驱动单元，机器人左右主动轮驱动单元均采用配有编码器的伺服直流电机驱动，由一级正齿轮级、齿轮主轴和车轮安装盘将力矩传递给主动轮，产生旋转运动。主动轮采用普通轮胎模型，轮式驱动系统通过驱动块底部与机体空间框架单元螺栓联接。

所述的足-轮复合变形移动机器人的从动轮随动单元，由机器人前后两对万向轮组件组成，无驱动电机。安装于空间机体框架单元底部下。与主动轮驱动系统构成菱形配置形状。

所述的四条模块化腿单元为四条统一的仿哺乳动物的腿结构，其特征在于，四条腿的布置方式采用对称或者同向配置。每条机器人腿均由滚珠丝杆驱动装置，关节旋转轴，髋关节支架，髋关节正交链接架，大腿支架，弹性小腿，橡胶足底组成。不包括滚珠丝杆驱动装置在内，则机器人腿的主框架结构联接顺序自上而下为髋关节支架一端与机体固定联接，髋关节支架另一端通过旋转关节轴与髋关节正交链接架联接，髋关节正交链接支架另一端通过旋转关节轴与大腿支架联接，大腿支架另一端通过旋转关节轴与弹性小腿联接，弹性小腿另一端与足底直接联接。每条腿部结构含有三个自由度，可以实现机器人三维运动，使机器人具有很强的复杂地形适应能力和越障能力。机器人腿部结构中各个自由度分别对应一个旋转关节，每一个旋转关节的驱动由一个独立的滚珠丝杆驱动装置输出直线运动，通过关节旋转轴转化成关节处的旋转运动完成的。由于机器人腿部模块化设计，因此，仅仅通过调整髋关节支架与髋关节正交链接架的安装方向，尽可实现四条腿的四种配置模式。

其中：采用伺服电机驱动的滚珠丝杆装置作为足轮复合变形移动机器人的驱动方式。

滚珠丝杆驱动装置的工作原理为滚珠丝杆驱动装置通过伺服电机组件输出旋转运动到一级齿轮减速器，一级齿轮减速器中大齿轮两端均采用单列角接触球轴承定位支撑，并采用圆柱销轴与滚珠丝杆固定联接，一级齿轮减速器传递旋转运动和旋转力矩到滚珠丝杆，滚珠丝杆副将电机输出传递的旋转运动转为丝杆螺母的直线运动，进而驱动关节自由度的旋转运动。

滚珠丝杆驱动装置的伺服电机组件的输出轴通过一级齿轮减速器与滚珠丝杆轴间接联接，且伺服电机组件输出轴与滚珠丝杆定位配合轴端采用同侧平行配置方案，解决了电机组件输出轴与滚珠丝杆直接相连的轴向长度长，占用空间大的问题，大大的减少滚珠丝杆驱动装置的轴向长度尺寸，且滚珠丝杆驱动装置的齿轮箱体一体化的设计方案保证了箱体与大腿板之间作旋转运动的同轴度要求，为加工零件带来了极大的方便。

每条腿旋转关节处的滚珠丝杆驱动装置电机组件的参数选型，滚珠丝杆副的参数选择以及减速箱尺寸设计方面采用模块化的设计方案，仅仅在一级齿轮减速器中正齿轮减速比不相同。

复合移动机器人采用弹性小腿代替传统的刚性腿，提高机器人对地面环境适应能力，缓冲地面冲击力，减少机体的振动，机器人小腿结构的弹性装置为弹簧，被动控制单元环节。并且足端底部裹有橡胶，增加足底与地面的摩擦力部分缓冲机器人对地面的冲击力。

弹性小腿是由限位套筒，直线移动壳体、螺杆、弹簧、螺母组成。限位套筒与直线移动壳体之间可产生相对直线运动,并且限位套筒表面具有限位槽，采用定位销轴连接直线移动壳体，可限制弹簧的最大变形量。弹簧套于螺栓,而螺栓一端与外壳螺母连接,限定螺栓的运动；另一端处于小腿直线移动壳体内。弹簧的预紧压缩量,即限位套筒与直线移动壳体之间的间距通过螺栓调整。当足端触地时,由于机器人受地面冲击力作用,限位套筒沿直线移动壳体向运动，其间距缩短,挤压弹簧收缩形变,从而对机器人落地瞬间的冲击力起到较好的缓冲作用。

所述的控制传感系统单元，主要由GPS、陀螺仪、激光雷达传感器、CAN总线、USB数据线、控制器、编码器、PC机组成。

本实用新型的优点和积极效果为：

1、本实用新型采用的足-轮复合变形移动机器人，采用弹性足代替传统的刚性足，增加机器人的运动稳定性，减少机器人的震动性与冲击力，在平地上采用轮式移动模式，具有快速的通过性，在复杂山地环境、城市地型等复杂地形下，采用足式行进模式，实现了强大的越障功能和地形适应能力，在坡度较大或台阶等地形下，采用足-轮复合移动模式下，提高了机器人的爬坡能力。

2、本实用新型的足-轮复合变形移动机器人腿的驱动器为滚珠丝杆驱动装置，独特的安装方式增加了驱动器的输出力矩，使腿部具有很强的负载能力。驱动器不是直接安装旋转关节上，避免了旋转关节硕大的奇异怪形，轮式驱动装置安装在机架下，在轮式运动模式下，既提高了机器人快速运动的稳定性和速度，又使得机器人的结构紧凑。

3、本实用新型的足-轮复合变形移动机器人采用模块化设计，彼此之间互不干扰，便于维护和更换。

4、本实用新型的足-轮复合变形移动机器人运动模式灵活变化，足式与轮式运动的相互转化和协调结合，提高了机器人的运动能力。

附图说明

图1为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的结构原理图；

图2为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的模块化设计单腿结构图；

图3为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的单腿运动示意图；

图4为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的关节驱动模块结构图；

图5为图4的剖视图；

图6为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的弹性小腿局部剖视图；

图7为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的主动轮驱动模块结构分解示意图；

图8为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的足式步行状态示意图；

图9为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的轮式移动状态示意图；

图10为本实用新型一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人的足轮复合运动状态示意图；

其中：1为密封壳体，2为腿模块，3为万向轮从动机构，4为主动轮驱动机构，5为防尘板，6为前/后盖板，7为空间框架机体，8为垫高台，9为防护罩，10为激光雷达传感器，11为髋关节α旋转轴，12为髋关节正交链接架，13为对称大腿支架，14为膝关节γ驱动模块，15为膝关节γ旋转轴，16为足底，17为小腿限位套筒，18为小腿直线移动配件，19为小腿U形支架，20为定位半轴，21为髋关节β驱动模块，22为螺栓螺母连接件，23为髋关节β旋转轴，24为凸缘，25为髋关节支架，26为髋关节α驱动模块，27为关节驱动模块电机，28为齿轮箱体，29为锁定螺钉，30为小齿轮滚珠轴承，31为齿轮箱盖，32为定位销轴，33为右单列角接触球轴承，34为大齿轮，35为左单列角接触球轴承，36为滚珠丝杆，37为滚珠丝杆螺母，38为螺母连接件，39为齿轮箱盖定位轴承，40为螺母连接件定位轴承，41为主动轮连接螺栓，42为主动轮，43为主动轮垫板，44为主动轮安装盘，45为轮毂连接螺母，46为驱动架盖板，47为驱动架盖板连接螺钉，48为电机直齿轮，49为电机连接螺栓，50为电机直齿轮锁定螺钉，51为主动轮驱动模块电机，52为驱动轴深沟球轴承，53为驱动主轴，54为驱动架，55为驱动轴直齿轮，56为驱动轴直齿轮锁定螺钉，57为轮轴端盖，58为主动轮安装盘锁定螺钉，59为轮轴端盖螺钉，60为限位销轴，61为弹性小腿螺杆，62为弹性小腿弹簧，63为弹性小腿螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型的一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人具体为一种采用特别复合方案设计的足-轮复合变形移动机器人，其在机械结构上采用相互独立的复合方式。本实施例中由四条模块化设计的腿单元2，从动轮结构单元3，主动轮驱动模块单元4，载有多种类型传感器，控制电路，PC机以及电源的空间框架机体7，密封壳体1等组成。四条模块化设计的腿单元与空间框架机体7的安装方式为图2中的髋关节支架25与空间框架机体7皆通过螺栓固定连接，四条腿为肘对肘方式（膝关节朝向相反）配置。两个主动轮驱动模块4分别通过螺栓固定连接在空间框架机体7上的左右两侧，两个从动轮模块3分别通过螺栓固定连接在空间框架机体7上的前后两侧，轮式驱动系统在空间框架机体7上的底部呈菱形结构布置。本实例中机器人演化出三种运动模式如图8、9、10所示，当机器人在不平坦地形中运动时，采用腿模式行走方式，每条腿可以实现三个自由度的运动，足部工作空间大，具有复杂地形环境适应能力强；当机器人在平坦地面运动时，采用四轮滚动模式，通过转换步态控制机器人可从腿模式切换到四轮滚动模式，实现机器人在平坦地面快速行进能力。在一些复杂地形环境，机器人同时采用足行走模式，轮式滚动模式协调并进，以特定的复合方式穿越复杂障碍物，实现强大的越障能力。

如图2所示，足-轮复合变形移动机器人的腿单元采用模块化的设计方案，机器人腿单元的髋关节支架25与空间框架机体固定连接方式不变时，仅仅通过转换髋关节支架25与髋关节正交链接架12的安装方向，可形成不同种机器人腿配置方案。腿模块2结构主要包括对称性设计的髋关节支架25，髋关节α旋转轴11，髋关节α驱动模块26，髋关节正交链接架12，对称大腿支架13，膝关节γ驱动模块14，膝关节γ旋转轴15，足底16，小腿限位套筒17，小腿直线移动配件18，小腿U形支架19，定位半轴20，髋关节β驱动模块21，螺栓螺母连接件22，髋关节β旋转23轴，凸缘24，髋关节支架25。本实施例中腿模块2含有三个主动旋转关节和一个从动弹性关节。每一个主动旋转关节皆由一个滚珠丝杆驱动模块驱动。对称性设计的两个髋关节支架25一端通过六个螺栓与空间框架机体7固定连接，另一端分别与一个凸缘24通过铝粘接，且通过一组螺栓螺母连接件22将凸缘、髋关节支架25、髋关节α旋转轴11固定连接成一个零部件。该一体化的零部件与髋关节正交链接架12两端分别通过一个深沟球轴承支撑定位实现髋关节α的旋转运动。髋关节α驱动模块26齿轮箱体一端两侧分别通过一个定位半轴20，深沟球轴承组件镶嵌于髋关节支架25之间。髋关节α驱动模块26螺母一端两侧分别通过相同的定位半轴20，深沟球轴承组件镶嵌于髋关节正交链接架12之间。同理，膝关节γ驱动模块14与髋关节β驱动模块21的齿轮箱体一端两侧分别通过一个定位半轴20、深沟球轴承组件镶嵌于对称性设计的两个大腿支架13之间。对称性设计的两个大腿支架13两端与四个凸缘24通过铝粘接固定连接，并且分别与膝关节γ旋转轴15，髋关节β旋转轴23通过螺栓螺母连接件22固定连接于一体。该一体化的零部件两端分别与髋关节正交链接架12一端，小腿U形支架19一端通过深沟球轴承定位实现髋关节β与膝关节γ的旋转运动。膝关节γ驱动模块14螺母一端两侧分别通过一组定位半轴20，深沟球轴承套件镶嵌于小腿U形支架19之间，髋关节β驱动模块21的螺母一端两侧通过一组定位半轴20，深沟球轴承套件镶嵌于髋关节正交链接架12另一端之间。弹性小腿作为从动关节，可储能与缓冲地面冲击力，减少机体震动。弹性小腿装置如图3所示，由小腿直线移动配件18、腿U形支架19、小腿限位套筒17、限位销轴59，弹性小腿螺杆60，弹性小腿弹簧61，弹性小腿螺母62组成。小腿U形支架19与小腿直线移动配件18通过四个内六角螺栓螺母固定连接，小腿限位套筒17与小腿直线移动配件18之间的弹性直线移动通过弹簧61套于弹性小腿螺杆60，螺杆另一端与弹性小腿螺母62组件实现的,通过调整螺杆与螺母的间距，改变弹簧的预紧压缩量，限定螺栓的运动。小腿限位套筒17与小腿直线移动配件18之间通过限位销轴59连接，限制弹簧的最大变形量；当机器人受地面冲击力作用时,小腿限位套筒17与小腿直线移动配件18产生相对直线移动,挤压弹簧61压缩变形,对机器人落地瞬间的冲击力起到较好的缓冲作用。足底16裹有橡胶套用来增加足底与地面的摩擦力，并且起到部分缓冲作用。

如图4和图5所示，滚珠丝杆驱动模块2的工作原理：通过关节驱动模块电机组件27输出旋转运动到一级齿轮减速器，一级齿轮减速器中大齿轮34两端分别采用右单列角接触球轴承33和左单列角接触球轴承35支撑定位，并用定位销轴32与滚珠丝杆36固定连接传递旋转运动和力矩到滚珠丝杆36，滚珠丝杆副将旋转运动转为滚珠丝杆螺母37的直线运动，进而驱动关节处的旋转运动。旋转关节驱动模块2包括关节驱动模块电机组件27，齿轮箱体28，锁定螺钉29，小齿轮30，齿轮箱盖31，定位销轴32，右单列角接触球轴承33，大齿轮34，左单列角接触球轴承35，滚珠丝杆36，滚珠丝杆螺母37，螺母连接件38，齿轮箱盖定位轴承39，螺母连接件定位轴承40。关节驱动模块电机27为直流伺服电机，通过螺钉固定于齿轮箱体28上。滚珠丝杆36定位配合轴端34由7000C型右单列角接触球轴承33,左单列角接触球轴承35支承定位。左单列角接触球轴承33安装于齿轮箱盖31，右单列角接触球轴承33安装于齿轮箱体28。小齿轮通过齿轮箱体28预留的小孔，使得锁定螺钉29与关节驱动模块电机27输出轴之间锁紧，防止其轴向移动。与小齿轮30啮合传动的大齿轮34通过定位销轴32固定在滚珠丝杆36定位配合轴端位置。齿轮箱体28与齿轮箱盖31通过螺钉进行固定连接和密封。驱动电机组件27的输出轴通过一级齿轮减速器与滚珠丝杆36定位配合轴端平行连接且位于同一侧面，这种设计方案解决了电机组件输出轴与滚珠丝杆直接相连的轴向长度长，占用空间大，大大的减少关节驱动模块轴向长度尺寸问题。

如图6所示为腿部运动示意图，电机组件输出旋转运动，实现滚珠丝杆的工作轴端的往复直线运动，滚珠丝杆工作轴端输出轴向工作力，驱动相应腿模块中的旋转关节，完成关节的旋转运动。

如图7所示为主动轮驱动模块的结构分解示意图，主动轮驱动模块电机51为直流伺服电机，通过电机锁定螺钉49固定于驱动架54上。电机直齿轮48通过电机直齿轮锁定螺钉50锁紧在主动轮驱动模块电机51输出轴上。与电机直齿轮48啮合传动的驱动轴直齿轮55通过两个驱动轴直齿轮锁定螺钉56锁紧在驱动主轴53上，驱动主轴53的右端通过深沟球轴承52支撑在驱动架54。驱动主轴53的左端通过两个的深沟球轴承52支撑在驱动架54左侧突出的轴承安装孔中，其外部通过一个轮轴端盖57固定其中一个轴承外圈，另外一个轴承的内圈通过驱动主轴53上的轴肩固定尔轴承外圈通过轴承孔肩部固定。轮轴端盖57与驱动架54通过轮轴端盖螺钉59固定连接。主动轮42通过主动轮连接螺栓41与轮毂连接螺母45将主动轮垫板43和主动轮安装盘44固定连接为一体。并且与驱动主轴53的一端过渡配合，通过主动轮安装盘锁定螺钉58锁紧，防止轴向移动。驱动架盖板46与驱动架54的U型内壁进行配合，通过6个驱动架盖板连接螺钉47与驱动架54固定。驱动架54通过六个螺栓与机体固定连接。

本实用新型的足-轮复合变形移动机器人可通过激光雷达传感器，陀螺仪，GPS等传感器对周围环境，地貌特征的感知与探测，加上身体姿态信息的获得，选择一定的运动模式，可以实现不规则地形下的足式行走、平地上四轮滚动以及复杂环境下的足-轮复合协调行进三种运动模式。

不规则地形下的足式行走模式：当足-轮复合移动机器人通过激光雷达传感器探测到地型为不规则状态时，机器人自主选择足式行走模式，实现足-轮复合变形移动机器人在不规则地面上行走以及跨越障碍等功能。通过GPS，激光雷达的获得信息，规划处最优路径，辅以不同类型的控制步态，三角步态，对角步态，转弯步态等全方位步态，可实现足-轮复合变形移动机器人行走步态上的变化适应环境的特征。如图8所示，当足-轮复合变形移动机器人在不规则地面上，可采用图中的慢行静态步态推进方式，即至少每一时刻机器人存在三只脚支撑状态的稳定性走，机器人即可保证在翻越障碍过程中的通过性和协调性，又保证了机器人在行进过程中的平稳性和适应性。

平地上四轮滚动模式：当足-轮复合移动机器人通过激光雷达传感器探测到地型为平坦地面时，机器人自主选择平地上四轮滚动，实现足-轮复合变形移动机器人在平坦地面快速移动功能。通过传感器获得的信息，规划出机器人轮式运动的最优路径。足-轮复合变形移动机器人通过特别设计的转换步态控制，可以实现足轮复合移动机器人从足式行走模式稳定协调地转换到轮式移动模式。如图9所示，足-轮复合变形移动机器人在平坦地面上运动状态，可以保证机器人在平坦地面基于激光雷达实时避障的稳定，快速移动。

复杂环境下的足-轮复合协调行进模式：当足-轮复合移动机器人遇到复杂地形时，需要足式行走于轮式移动模式有机结合，实现机器人强大的通过复杂障碍物能力。如图10为足-轮复合移动机器人通过低洼区域的运动状态，由于机器人的腿部具有优越的工作空间，可以保证机器人足端可以到达指定的位置。

本实用新型未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1.一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，其特征在于，包括足-轮复合移动变形机器人的空间机体框架单元、主动轮驱动单元、从动轮随动单元、四条模块化腿单元、控制传感系统单元、密封壳体以及电源；其中：

所述的空间机体框架单元为一个空间结构的框架组织，具有很强的抗弯、抗扭和负载能力，空间机体框架单元内部主要载有控制系统单元、电源、PC机、传感器单元、密封壳体、负载，外部主要悬挂着主动轮驱动单元，从动轮随动单元和四条模块化腿单元，主动轮驱动单元和从动轮随动单元分别安装于空间机体框架单元左右两侧以及前后两侧，并且轮式驱动系统呈菱形结构固定安装于空间机体框架单元底部，四条模块化腿单元安装于机体空间框架单元两端向上翘起的四个固定支架上；

所述的主动轮驱动单元，机器人左右主动轮驱动单元均采用配有编码器的伺服直流电机驱动，由一级正齿轮级、齿轮主轴和车轮安装盘将力矩传递给主动轮，产生旋转运动，主动轮采用普通轮胎模型，轮式驱动系统通过驱动块底部与机体空间框架单元螺栓联接；

所述的从动轮随动单元，由机器人前后两对万向轮组件组成，无驱动电机，安装于空间机体框架单元底部下，与主动轮驱动系统构成菱形配置形状；

所述的四条模块化腿单元为四条统一的仿哺乳动物的腿结构，四条腿的布置方式采用对称或者同向配置，每条机器人腿均由滚珠丝杆驱动装置，关节旋转轴，髋关节支架，髋关节正交链接架，大腿支架，弹性小腿，橡胶足底组成，不包括滚珠丝杆驱动装置在内，则机器人腿的主框架结构联接顺序自上而下为髋关节支架一端与机体固定联接，髋关节支架另一端通过旋转关节轴与髋关节正交链接架联接，髋关节正交链接支架另一端通过旋转关节轴与大腿支架联接，大腿支架另一端通过旋转关节轴与弹性小腿联接，弹性小腿另一端与足底直接联接，每条腿部结构含有三个自由度，可以实现机器人三维运动，使机器人具有很强的复地形适应能力和越障能力，机器人腿部结构中各个自由度分别对应一个旋转关节，每一个旋转关节的驱动由一个独立的滚珠丝杆驱动装置输出滚珠丝杆螺母的直线运动，通过关节旋转轴转化成关节处的旋转运动完成的，由于机器人腿部模块化设计，因此，仅仅通过调整髋关节支架与髋关节正交链接架的安装方向，尽可实现四条腿的四种配置模式。

2.根据权利要求1所述的一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，其特征在于，采用伺服电机驱动的滚珠丝杆驱动装置作为复合变形移动机器人的驱动方式；

滚珠丝杆驱动装置的工作原理为滚珠丝杆驱动装置通过伺服电机组件输出旋转运动到一级齿轮减速器，一级齿轮减速器中大齿轮两端均采用单列角接触球轴承定位支撑，并采用圆柱销轴与滚珠丝杆固定联接，一级齿轮减速器传递旋转运动和旋转力矩到滚珠丝杆，滚珠丝杆副将电机输出传递的旋转运动转为丝杆螺母的直线运动，进而驱动关节自由度的旋转运动。

3.根据权利要求2所述的一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，其特征在于，每条腿旋转关节处的滚珠丝杆驱动装置，电机组件的参数选型，滚珠丝杆副的参数选择以及减速箱尺寸设计方面采用模块化的设计方案，仅仅在一级齿轮减速器中正齿轮减速比不相同。

4.根据权利要求1所述的一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，其特征在于，复合移动机器人采用弹性小腿代替传统的刚性腿，提高机器人对地面环境适应能力，缓冲地面冲击力，减少机体的振动，机器人小腿结构的弹性装置为弹簧，被动控制单元环节，并且足端底部裹有橡胶，增加足底与地面的摩擦力部分缓冲机器人对地面的冲击力。

5.根据权利要求4所述的一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，其特征在于，弹性小腿是由限位套筒，直线移动壳体、螺杆、弹簧、螺母组成，限位套筒与直线移动壳体之间可产生相对直线运动,并且限位套筒表面具有限位槽，采用定位销轴连接直线移动壳体，可限制弹簧的最大变形量，弹簧套于螺栓,而螺栓一端与外壳螺母连接,限定螺栓的运动；另一端处于小腿直线移动壳体内，弹簧的预紧压缩量,即限位套筒与直线移动壳体之间的间距通过螺栓调整，当足端触地时,由于机器人受地面冲击力作用,限位套筒沿直线移动壳体向运动，其间距缩短,挤压弹簧收缩形变,从而对机器人落地瞬间的冲击力起到较好的缓冲作用。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，其特征在于，所述的控制传感系统单元，主要由GPS、陀螺仪、激光雷达传感器、CAN总线、USB数据线、控制器、编码器、PC机组成。

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