CN213131931U - 爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种爬行机器人，包括机器人腿(13)和前后轮联动机构；所述前后轮联动机构包括主动轮(1)、被动轮(2)和联动臂(3)；所述主动轮(1)转动驱动所述联动臂(3)往复运动；所述联动臂(3)的往复运动驱动所述被动轮(2)往复转动；所述机器人腿(13)与所述主动轮(1)或所述被动轮(2)连接；所述主动轮(1)、被动轮(2)和联动臂(3)间运动的传递是即时的。本实用新型提供的爬行机器人通过联动臂(3)的机械传动实现主动轮(1)和被动轮(2)的联动转动，使得前部和后部的机器人腿(13)联动摆动，实现了爬行机器人协调的爬行动作。

Description

爬行机器人

技术领域

本实用新型涉及玩具，具体地，涉及爬行机器人，尤其是前后机器人腿联动摆动的爬行机器人。

背景技术

市面上多数爬行机器人采用轮式或者履带结构，不能实现类似爬行时的动作，少数不采用轮式或者履带结构的爬行机器人，能够实现爬行动作，但往往需要多动力单元，并通过复杂结构实现前后腿的协调动作，成本及售价都很高。

现有技术缺少结构简单且前后腿动作协调的爬行机器人，该空白亟待被填补。

专利文献CN210757695U公开了一种多足轮式机器人，包括主体、轮式足。该技术方案的不足之处是轮式足不能实现机器人爬行时的前后腿协调的摆动动作。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种爬行机器人。

根据本实用新型提供的一种爬行机器人，包括机器人腿和前后轮联动机构；

前后轮联动机构包括主动轮、被动轮和联动臂；

主动轮转动驱动联动臂往复运动；

联动臂的往复运动驱动被动轮往复转动；

机器人腿与主动轮或被动轮连接；

主动轮、被动轮和联动臂间运动的传递是即时的。

优选地，主动轮包括内凸轮结构，内凸轮的实际轮廓线包括凸轮升程和凸轮回程；

主动轮通过导柱驱动联动臂，导柱与联动臂的一端紧固连接，与主动轮的滑道活动连接。

优选地，主动轮包括外凸轮结构，外凸轮的实际轮廓线包括凸轮升程和凸轮回程；

主动轮通过滑动槽驱动联动臂，滑动槽与联动臂的一端紧固连接，与主动轮活动连接。

优选地，被动轮包括齿轮结构；

联动臂通过齿条驱动被动轮，齿条与联动臂的一端紧固连接，与被动轮的齿轮结构活动连接。

优选地，被动轮设置有偏离旋转中心的驱动孔；

联动臂通过驱动柱驱动被动轮，驱动柱与联动臂的一端紧固连接，与被动轮的驱动孔活动连接。

优选地，还包括电机、齿轮组、电池、控制板；

电机通过齿轮组驱动主动轮，齿轮组与主动轮的齿轮结构活动连接；

电机与控制板电连接；

电池提供电源，与控制板电连接。

优选地，还包括前腿连接件、后腿连接件；

主动轮通过前腿连接件驱动机器人腿；

被动轮通过后腿连接件驱动机器人腿。

优选地，前后轮联动机构数量为两个；

在同一时刻，分属于两个前后轮联动机构的两个主动轮转动方向一致且转动速率相同，分属于两个前后轮联动机构的两个被动轮转动方向一致且转动速率相同。

优选地，机器人腿数量为四个；

在同一时刻，前部的两条机器人腿摆动方向一致且摆动速率相同，后部的两条机器人腿摆动方向一致且摆动速率相同，前部和后部的机器人腿的共同运动实现爬行动作。

优选地，还包括积木壳体，全部或部分积木壳体的外表面设置有积木拼接接口，其他积木能够通过积木拼接接口与积木壳体拼接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、通过采用联动臂将主动轮的运动传递到从动轮，主动轮和从动轮的转动是即时变化的，前部和后部的机器人腿的摆动运动是即时变化的，即任意时刻下，当前部的机器人腿摆动方向变化时，后部的机器人腿摆动方向也变化，实现了前部和后部机器人腿的联动摆动；

2、通过令主动轮和被动轮在同一时刻的转动方向相反，使得同一时刻下，前部和后部的机器人腿摆动方向相反，实现爬行机器人的爬行动作；

3、通过联动臂的机械传动实现主动轮和被动轮方向相反的联动转动，仅采用一个动力单元就实现了前部和后部机器人腿方向相反的联动摆动，结构简单，成本低廉。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为爬行机器人的参考视图；

图2为爬行机器人的结构示意图；

图3为爬行机器人的结构示意图；

图4为爬行机器人零件的结构示意图；

图5为爬行机器人的结构示意图；

图6为爬行机器人的结构示意图；

图7为爬行机器人的结构示意图；

图8为爬行机器人的结构示意图；

图9为爬行机器人的结构示意图；

图10为爬行机器人零件的结构示意图。

图中：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

图1～图7为本实用新型提供的一种爬行机器人的示意图。

根据本实用新型提供的一种爬行机器人，包括机器人腿13、前后轮联动机构和机器人主体。

前后轮联动机构包括主动轮1、被动轮2和联动臂3。主动轮1的外表面设置有内凸轮结构，该内凸轮的实际轮廓线包括凸轮升程和凸轮回程，主动轮1的外表面上还设置有滑道5和插口，主动轮1靠近机器人主体的一侧设置有齿轮。被动轮2为一圆柱齿轮，在齿轮的旋转中心设置有贯通的十字孔。联动臂3的一端设置有导柱4，导柱4为圆柱体，其形状和尺寸与主动轮1上的滑道5匹配，联动臂3的另一端设置有齿条7，齿条7、导柱4与联动臂3是一体的，联动臂3的臂体上还设置有镂空结构以减轻重量。

在正反转电机8的驱动下，主动轮1往复转动，驱动联动臂3往复运动，联动臂3的往复运动再驱动被动轮2往复转动，且主动轮1和被动轮2同一时刻的转动方向相反。联动臂3的导柱4与主动轮1的滑道5配合，初始状态下，导柱4距离内凸轮旋转中心最近，主动轮1逆时针转动使得导柱4在内凸轮滑道5的升程运动，导柱4远离内凸轮旋转中心使得联动臂3向后运动，联动臂3通过齿条7与被动轮2齿轮的啮合连接驱动被动轮2顺时针转动，主动轮1与被动轮2转动方向相反；当导柱4在滑道5内运动到距离内凸轮旋转中心最远时，电机8反转，主动轮1顺时针转动使得导柱4在内凸轮滑道5的回程运动，导柱4接近内凸轮旋转中心使得联动臂3向前运动，联动臂3通过齿条7与被动轮2齿轮的啮合连接驱动被动轮2逆时针转动，主动轮1与被动轮2转动方向相反。

主动轮1通过前腿连接件11驱动机器人腿13。主动轮1位于爬行机器人的前部，通过其插口与前腿连接件11插头的插接紧固连接前腿连接件11，除插头外，前腿连接件11外侧设置有圆形凸粒，圆形凸粒的侧表面设置有均布的楞条状防脱落结构，前腿连接件11的旋转轴处还设置有十字孔。机器人腿13内侧上端设置有与圆形凸粒形状和尺寸匹配的圆形凹槽，圆形凹槽的侧表面同样设置有均布的楞条状防脱落结构，在圆形凹槽的回转轴处还设置有与十字孔形状和尺寸匹配的十字头，机器人腿13与前腿连接件11通过十字头-十字孔插接以及圆形凸粒-圆形凹槽插接实现紧固连接。主动轮1紧固连接前腿连接件11，前腿连接件11紧固连接机器人腿13，主动轮1转动驱动前腿连接件11转动，前腿连接件11转动再驱动机器人腿13摆动。

被动轮2通过后腿连接件12驱动机器人腿13。被动轮2位于爬行机器人的后部，通过其十字孔与后腿连接件12十字头的插接紧固连接后腿连接件12，除十字头外，后腿连接件12设置有圆形凸粒，圆形凸粒的侧表面设置有均布的楞条状防脱落结构，后腿连接件12的旋转轴处还设置有十字孔。机器人腿13与后腿连接件12通过十字头-十字孔插接以及圆形凸粒-圆形凹槽插接实现紧固连接。被动轮2紧固连接后腿连接件12，后腿连接件12紧固连接机器人腿13，被动轮2转动驱动后腿连接件12转动，后腿连接件12转动再驱动机器人腿13摆动。由于主动轮1和被动轮2的转动方向在任意时刻均是相反的，由二者驱动的前部的机器人腿13和后部的机器人腿13的摆动方向在任意时刻也是相反的。

爬行机器人设置有两套前后轮联动机构，分别位于机器人主体的两侧，关于机器人主体的中间平面对称，即包括两个主动轮1、两个被动轮2和两个联动臂3。位于前部的两个主动轮1在任意时刻的转动方向一致且速率相同，这使得与主动轮1连接的位于前部的两个机器人腿13摆动方向一致且速率相同，也使得由两个主动轮1间接驱动的两个被动轮2转动方向一致且速率相同，位于后部的两个机器人腿13摆动方向一致且速率相同，结合前部的机器人腿13和后部的机器人腿13相反的摆动方向，四个机器人腿13协调联动摆动实现爬行机器人的爬行动作。

机器人主体为一圆滑的长方体，其由多个积木壳体构成，爬行机器人的电机8、齿轮组、电池9、控制板10安装在积木壳体形成的容置空间内；电机8为正反转电机，其通过齿轮组驱动两个主动轮1往复转动，电机8输出轴上的蜗杆与齿轮组中的蜗轮啮合传动驱动齿轮组，齿轮组再驱动主动轮1内侧的齿轮，使得两个主动轮1转动，当电机8反转时，齿轮组也反转，变化两个主动轮1的转动方向。电机8与控制板10电连接，电池9提供电源，与控制板10电连接。

部分积木壳体的外表面设置有圆形凹槽形式的积木拼接接口，其他积木的圆形凸粒可以与爬行机器人的圆形凹槽插接，实现其他积木与爬行机器人的拼接，这使得爬行机器人的外形结构具有拓展性，儿童能够在爬行机器人的基础上拼接其他积木，提升了爬行机器人的可玩性。

实施例2

图8～图10为本实用新型提供的另一种爬行机器人的示意图。

实施例2为实施例1的变化例，变化在于：

前后轮联动机构包括主动轮1、被动轮2和联动臂3。主动轮1的外表面设置有外凸轮结构，具体的，该外凸轮为一偏心凸轮，其实际轮廓线包括凸轮升程和凸轮回程，主动轮1的外表面上还设置有插口，主动轮1靠近机器人主体的一侧设置有齿轮。被动轮2的旋转中心设置有贯通的十字孔，在十字孔的外侧还设置有偏离旋转中心的驱动孔14。联动臂3的一端设置有滑动槽6，滑动槽6为圆环形空心槽体，其形状和尺寸与主动轮1上的偏心凸轮匹配，联动臂3的另一端设置有驱动柱15，驱动柱15、滑动槽6与联动臂3是一体的。

在正反转电机8的驱动下，主动轮1往复转动，驱动联动臂3往复运动，联动臂3的往复运动再驱动被动轮2往复转动，且主动轮1和被动轮2同一时刻的转动方向相反。联动臂3的滑动槽6与主动轮1的偏心凸轮配合，初始状态下，滑动槽6的圆心距离被动轮2旋转轴最近，主动轮1逆时针转动使得滑动槽6在偏心凸轮的升程运动，滑动槽6的圆心远离被动轮2旋转轴使得联动臂3向前运动，联动臂3通过驱动柱15与被动轮2的驱动孔14驱动被动轮2顺时针转动，主动轮1与被动轮2转动方向相反；当滑动槽6的圆心运动到距离被动轮2旋转轴最远时，电机8反转，主动轮1顺时针转动使得滑动槽6在偏心凸轮的回程运动，滑动槽6的圆心接近被动轮2旋转轴使得联动臂3向后运动，联动臂3通过驱动柱15与被动轮2的驱动孔14驱动被动轮2逆时针转动，主动轮1与被动轮2转动方向相反。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种爬行机器人，其特征在于，包括机器人腿(13)和前后轮联动机构；

所述前后轮联动机构包括主动轮(1)、被动轮(2)和联动臂(3)；

所述主动轮(1)转动驱动所述联动臂(3)往复运动；

所述联动臂(3)的往复运动驱动所述被动轮(2)往复转动；

所述机器人腿(13)与所述主动轮(1)或所述被动轮(2)连接；

所述主动轮(1)、被动轮(2)和联动臂(3)间运动的传递是即时的。

2.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述主动轮(1)包括内凸轮结构，所述内凸轮的实际轮廓线包括凸轮升程和凸轮回程；

所述主动轮(1)通过导柱(4)驱动所述联动臂(3)，所述导柱(4)与所述联动臂(3)的一端紧固连接，与所述主动轮(1)的滑道(5)活动连接。

3.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述主动轮(1)包括外凸轮结构，所述外凸轮的实际轮廓线包括凸轮升程和凸轮回程；

所述主动轮(1)通过滑动槽(6)驱动所述联动臂(3)，所述滑动槽(6)与所述联动臂(3)的一端紧固连接，与所述主动轮(1)活动连接。

4.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述被动轮(2)包括齿轮结构；

所述联动臂(3)通过齿条(7)驱动所述被动轮(2)，所述齿条(7)与所述联动臂(3)的一端紧固连接，与所述被动轮(2)的齿轮结构活动连接。

5.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述被动轮(2)设置有偏离旋转中心的驱动孔(14)；

所述联动臂(3)通过驱动柱(15)驱动所述被动轮(2)，所述驱动柱(15)与所述联动臂(3)的一端紧固连接，与所述被动轮(2)的驱动孔(14)活动连接。

6.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，还包括电机(8)、齿轮组、电池(9)、控制板(10)；

所述电机(8)通过所述齿轮组驱动所述主动轮(1)，所述齿轮组与所述主动轮(1)的齿轮结构活动连接；

所述电机(8)与所述控制板(10)电连接；

所述电池(9)提供电源，与所述控制板(10)电连接。

7.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，还包括前腿连接件(11)、后腿连接件(12)；

所述主动轮(1)通过所述前腿连接件(11)驱动所述机器人腿(13)；

所述被动轮(2)通过所述后腿连接件(12)驱动所述机器人腿(13)。

8.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述前后轮联动机构数量为两个；

在同一时刻，分属于两个前后轮联动机构的两个主动轮(1)转动方向一致且转动速率相同，分属于两个前后轮联动机构的两个被动轮(2)转动方向一致且转动速率相同。

9.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述机器人腿(13)数量为四个；

在同一时刻，前部的两条机器人腿(13)摆动方向一致且摆动速率相同，后部的两条机器人腿(13)摆动方向一致且摆动速率相同，前部和后部的机器人腿(13)的共同运动实现爬行动作。

10.根据权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，还包括积木壳体，全部或部分所述积木壳体的外表面设置有积木拼接接口，其他积木能够通过所述积木拼接接口与积木壳体拼接。

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