CN204915892U - 底盘升降型双足轮式运动机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种底盘升降型双足轮式运动机构及机器人，包括底盘与滚轮，其特征在于：所述滚轮嵌置于底盘内部，底盘内设置升降通道；所述滚轮与升降机构连接，在升降机构的带动下，滚轮沿底盘内的升降通道下降伸出底盘下部或上升至底盘内部，实现足式与轮式切换。采用双足轮式运动机构的机器人的双足步行移动方式，具有很高的灵活性，轮式移动方式，在平坦路面具有移动速度快、稳定性好的优点，而且能够实现在双足步行与轮式移动两种移动形式之间平稳切换，轮式方式与足式方式互不影响，大大提高了机器人的环境适应性和工作效率。

Description

底盘升降型双足轮式运动机构及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人运动机构技术领域，具体地说，涉及一种底盘升降型双足轮式运动机构及机器人。

背景技术

近年来，随着信息技术、自动控制技术、通讯技术等的发展，使机器人的自动化、智能化程度越来越高，机器人越来越多的进入人们日常生活、改变人的生活方式成为可能，设计巧妙的机器人不仅代替人类完成各种作业，并可以在很多方面扩展人类的能力，在人类的制造、服务，医疗，教育，娱乐、军事等多个领域，发挥着重要的作用。

机器人的运动能力是机器人的一项重要功能指标，目前，常见的机器人的运动机构包括足式、履带式、轮式，其中，足式具有较高的灵活性与机动性，容易适应各种地面环境，但具有速度较慢的缺点；履带式运动机构在松软、崎岖的的地面环境中有着较高的适应能力，但存在摩擦阻力大、能耗高等缺点；轮式运动机构具有速度快、能耗低等优点，但不适合跨越沟壑、台阶、楼梯等障碍，越障能力差。

在探测、侦察等应用领域，要求机器人具有优良的越障能力，而在服务领域，要求机器人具有灵活、移动速度快、稳定性好等特点，由此可见，在不同的应用场合，对机器人的运动机构与动动能力有着不同的要求，而常见的足式、履带式、轮式的方式，无论哪一种单一的方式都具有无法消除的缺陷，因此，进行复合机构设计，优势互补，是提高机器人运动能力与适应性的必要选择。

中国发明专利(申请号：200510004969.7)，提出了一种轮式、履带式及足式的复合机构，但它所设计的机器人结构还是以轮式和履带式为主，腿式机构仅起到辅助越障作用，不具备完善的移动和操作能力；另一项发明专利（申请号：201110353199.2），提出了一种具有双足步行与轮式移动互变功能的仿人机器人，实现机器人在双足步行与轮式移动两种移动形式之间实现自主切换，但其轮式切换的方式需机器人髋关节、腰关节、双臂等机构进行支持，变换过程繁琐，稳定性差，适用范围小。

因此，复合运动机构与控制系统的设计仍然是机器人的一个重要研究方向，有着极大的提升与改进空间。

实用新型内容

本实用新型着眼于机器人复合运动机构的设计，用于实现机器人运动的双足运动与轮式运动的自主切换，其具体的技术方案如下：

底盘升降型双足轮式运动机构，包括底盘与滚轮，所述底盘分为上底盘与下底盘，所述滚轮设置于上底盘与下底盘之间；所述上底盘与下底盘之间通过活动连接部连接；所述活动连接部与下底盘固定连接；上底盘设置上下贯通的升降槽，所述活动连接部嵌合于所述升降槽内；所述升降槽内还设置有凸轮与弹性件，所述弹性件上方设置一固定部，弹性件固定连接固定部与活动连接部；弹性件内部设置限位销，所述限位销下方与活动连接部固定；所述凸轮与电机连接，在电机的带动下旋转，实现连接部在升降槽内升降，带动下底盘的升降，实现足式与轮式运动方式的切换。

作为优选方案，所述滚轮包括驱动轮与从动轮，所述从动轮为万向轮。

进一步地，还包括驱动足式运动的伺服电机和驱动轮式移动的直流伺服电机。

一种具有双足与轮式切换功能的机器人，包括机器人本体，所述机器人本体的双侧足部设置如权要求1所述的底盘升降型双足轮式运动机构。

此外，所述机器人还设置测距传感器以及与升降机构通过总线连接的控制系统，用于检测前方设定距离内是否有障碍物，提供外部运动环境信息以自主变换运动模式。

本实用新型所提供的底盘升降型双足轮式运动机构及机器人，具有以下优点：

第一、底盘设为双层，下层可升降的结构设计使该机构具备足式与滚轮双重功能，能实现双足步行与轮式移动的自由转换，对不同的地面路部具有广泛的适用性，当路面开阔平坦时，采用滚轮式运动，加快行进步伐，当遇台阶或阶梯时，切换至双足步行状态，步伐平稳灵活；

第二、足式与轮式运动过程各自运行时互不影响：双足步行时，下底盘下降至与地面平齐时，滚轮隐藏于底盘之内，待轮式运行时，下底盘上升，滚轮伸出足底，切换迅速，稳定性强；

第三、采用电机带动凸轮的机构，且底盘升降槽，使升降过程平稳，易于控制；

第四、采用驱动轮与从动轮的设置，稳定性提高，从动轮选为万向轮，易于调整方向。

附图说明

图1为底盘升降型双足轮式运动机构结构示意框图；

图2底盘升降型双足轮式机器人结构示意图。

图中标记：

5：升降槽；701：下底盘；702：上底盘；10：滚轮；11：电机；12：弹性件；13：限位销；14：活动连接部；15：凸轮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型底盘升降型双足轮式运动机构及机器人作进一步详细的说明。

参照图1，底盘升降型双足轮式运动机构，包括底盘与滚轮，所述底盘分为上底盘702与下底盘701，所述滚轮10设置于上底盘与下底盘之间；所述上底盘与下底盘之间通过活动连接部14连接；所述活动连接部与下底盘固定连接；上底盘设置上下贯通的升降槽5，所述活动连接部嵌合于所述升降槽内；所述升降槽内还设置有凸轮15与弹性件12，所述弹性件上方设置一固定部，弹性件固定连接固定部与活动连接部；弹性件内部设置限位销13，所述限位销下方与活动连接部固定；所述凸轮与电机11连接，在电机的带动下旋转，实现连接部在升降槽内升降，带动下底盘的升降，实现足式与轮式运动方式的切换。

其中的一个优选方案为：所述滚轮设置至少两个，包括驱动轮与从动轮，从动轮优选为万向轮，可以方便进行行进方向调整。活动连接部、凸轮、弹性件、限位销各对应设置至少一对；凸轮的结构设置为长－短对称的形状，旋转过程中，下底盘对应为低位与高位两种状态。当下底盘位于高位时，滚轮伸出下底盘，实现轮式运动，当下底盘对应为低位时，下底盘与地面接触，实现足式运动状态，两种状态的切换在电机的带动下进行。

此外，所述底盘升降型双足轮式运动机构还包括驱动足式运动的伺服电机和驱动轮式移动的直流伺服电机，是足式或轮式运动的驱动机构。

所述底盘升降型双足轮式运动机构优选与机器人结合使用，制成一种具有双足与轮式切换功能的机器人，包括机器人本体，其双侧足部设置底盘升降型双足轮式运动机构。作为选配机构，该机器人还设置测距传感器以及与升降机构通过总线连接的控制系统，用于检测前方设定距离内是否有障碍物，提供外部运动环境信息通过控制系统控制，以自主变换运动模式。制造的机器人采用双足步行移动方式，具有很高的灵活性，又兼顾轮式移动方式，在平坦路面具有移动速度快、稳定性好的优点。能够实现在双足步行与轮式移动两种移动形式之间平稳切换，轮式方式与足式方式互不影响，大大提高了机器人的环境适应性和工作效率。

以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型实施的范围，即但凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (5)

1.底盘升降型双足轮式运动机构，包括底盘与滚轮，其特征在于：所述底盘分为上底盘与下底盘，所述滚轮设置于上底盘与下底盘之间；所述上底盘与下底盘之间通过活动连接部连接；所述活动连接部与下底盘固定连接；上底盘设置上下贯通的升降槽，所述活动连接部嵌合于所述升降槽内；所述升降槽内还设置有凸轮与弹性件，所述弹性件上方设置一固定部，弹性件固定连接固定部与活动连接部；弹性件内部设置限位销，所述限位销下方与活动连接部固定；所述凸轮与电机连接，在电机的带动下旋转，实现连接部在升降槽内升降，带动下底盘的升降，实现足式与轮式运动方式的切换。

2.根据权利要求1所述的底盘升降型双足轮式运动机构，其特征在于：所述滚轮包括驱动轮与从动轮，所述从动轮为万向轮。

3.根据权利要求1所述的底盘升降型双足轮式运动机构，其特征在于：还包括驱动足式运动的伺服电机和驱动轮式移动的直流伺服电机。

4.一种具有双足与轮式切换功能的机器人，其特征在于：包括机器人本体，所述机器人本体的双侧足部设置如权要求1所述的底盘升降型双足轮式运动机构。

5.根据权利要求4所述的一种具有双足与轮式切换功能的机器人，其特征在于：还设置测距传感器以及与升降机构通过总线连接的控制系统，用于检测前方设定距离内是否有障碍物，提供外部运动环境信息以自主变换运动模式。