CN216943341U - 一种仿脊柱形六足轮腿机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仿脊柱形六足轮腿机器人，包括轮式机构、腿形机构、三段式机身和十字形脊柱机构。轮式机构固定于腿形机构的末端，所述的轮式机构由驱动电机提供动力，使车轮转动。所述的腿形机构由三个总线舵机与若干舵机支架组成，腿形机构上端固定在机身的左右两侧。所述的前、中、后三段机身由两处仿脊柱型的十字关节连接，每处关节可实现水平与俯仰两个自由度的活动，其中前后机身为对称设计。为防止与中间处机身产生运动干涉，各机身上端平板采用圆弧处理，并留有一定的距离的间隔。该仿脊柱型六足机器人借助于长体多足动物的仿生原理，通过在机身上增加多处活动关节，改善长体轮腿机器人在足式行走与轮式行走中笨重问题，使运动更协调稳定，满足复杂地形下的救援与运载等任务。

Description

一种仿脊柱形六足轮腿机器人

技术领域

本实用新型涉及多足轮腿机器人的技术领域，具体为一种仿脊柱形六足轮腿机器人。

背景技术

面对复杂崎岖的非结构化道路，腿形机器人进入人们的视野，但因为只针对崎岖道路设计，在平路的通行效率低下，因此轮腿式机器人应用而生；轮腿式机器人由轮式结构、腿形结构和机身三部分组成，机身作为机器人各零部件的载体，有连接、承载的功能。六足轮腿式机器人相比于四足轮腿式机器人具有更好的装载能力与稳定性，可进行多种步态的运动调整；但多对轮腿的增加会使得机身长度的增加，带来协调性与灵活度的问题；尤其在狭窄环境中，灵活性是机器人能否完成任务的一项关键指标，根据多足爬行动物的运动规律。

本实用新型提出了一种仿脊柱形六足轮腿机器人。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种仿脊柱形六足轮腿机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种仿脊柱形六足轮腿机器人，包括轮式机构、腿形机构、三段式车身与十字形脊柱机构，所述的轮式机构包括橡胶轮、车轮架、驱动电机，安装于腿形机构的下端，直接与地面接触；所述的腿形机构包括宽U型舵机支架、双轴总线舵机、金属主托盘、金属从托盘、窄U型舵机支架，腿形机构的上端连接三段式车身两侧的安装孔位，下端连接轮式机构；所述的三段式机身包括对称前后机身、中间机身；所述的十字形脊柱机构包括宽U型舵机支架、双轴总线舵机、金属主托盘、金属从托盘、窄U型舵机支架，连接三段机身。

优选的，所述橡胶轮与驱动电机同轴安装，直接提供驱动力矩；车轮架与驱动电机外壳焊接固定。

优选的，所述车轮架与上方的宽U型舵机支架经多孔定位采用焊接连接在一起。

优选的，所述腿形结构包含三个双轴总线舵机，构成单腿的三个关节，由上而下为髋关节、膝关节与足关节。

优选的，所述宽U型舵机支架内侧固定有金属主托盘与金属从托盘，双轴总线舵机的动力输出端插入金属主托盘形成齿型啮合，另一端插入金属从托盘可产生相对转动；窄U型舵机支架与双轴总线舵机后端经螺钉固定成为一体。

优选的，所述六条轮腿结构相同，两处十字形脊柱关节采用相同的连接方式；支架之间均采用焊接方式，双轴总线舵机与支架间均采用螺钉固定。

本实用新型提供了一种仿脊柱形六足轮腿机器人，具备以下有益效果。

1.该仿脊柱型六足轮腿机器人，通过在机身连接处设置两个十字交叉形安装的双轴总线舵机，使分段式机身之间拥有左右横摆与上下俯仰的两个自由度，左右横摆的自由度与轮腿的迈步、差速转向相结合，减小了六足轮腿机器人的回转半径，并且可进行“S”型的前进方式，使机器人在连续狭窄区域有更好的通过性；上下俯仰的自由度使六足轮腿机器人有更大的爬坡角度，减少橡胶轮的离地数量，使整体不易倾翻，更具有复杂路况下的稳定性要求。

2.该仿脊柱型六足轮腿机器人，通过研究多足动物躯干与腿部的运动规律，使机器人在腿式行走中与机身摆动相互配合，改善六足轮腿机器人协调性问题，使其具有更快的腿式行走速度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为单条轮腿的结构示意图；

图3为十字形脊柱的结构示意图；

图4为前后机身的结构示意图；

图5为中间机身的结构示意图。

图中：1橡胶轮、2车轮架、3宽U形舵机支架、4双轴总线舵机、5前后机身、6 螺钉、7中间机身、8金属主托盘、9金属从托盘、10窄U形舵机支架、11驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的

实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下

所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种仿脊柱形六足轮腿机器人包括轮式机构、腿形机构、三段式车身与十字形脊柱机构；轮式机构包括橡胶轮1、车轮架2、驱动电机11，驱动电机11转子与橡胶轮车轴连接，驱动电机作动使橡胶轮产生相对于地面的驱动力；当驱动电机锁止时，橡胶轮不发生转动，适用于腿式行走状态；车轮架2与驱动电机11外壳为确保连接的牢固，采用焊接的连接方式。

轮式结构位于腿形结构的下方，由车轮架2与腿形结构末端的宽U型舵机支架焊接而成，孔位起对准作用，利于安装误差的降低；腿形机构由三个双轴总线舵机4组成三个腿部关节，自上而下分别为髋关节、膝关节、足关节；髋关节处双轴总线舵机4通过窄U型舵机支架连接在机身两侧的安装位上，实现前后摆动的自由度，并可实现轮式行驶转向的功能要求；膝关节处双轴总线舵机4通过十字交叉的两个宽U型舵机支架3连接髋关节处的双轴总线舵机4；膝关节与足关节之间的双轴总线舵机4通过两个窄U型支架10背对背连接，实现抬腿的自由度。

三段式机身包括前后机身5、中间机身7；机身左右两侧为对称设计，上端为平面设计，平面相邻处采用圆弧设计，留有间隙，保证三段式机身不会产生较大的干涉问题；下端预留安装孔位，与腿形机构、脊柱机构进行连接。

十字形脊柱关节左右横摆与俯仰的自由度通过两个双轴总线舵机4十字型连接完成，中间两个宽U型舵机支架3十字排布，焊接而成；两端窄U型支架10连接前后机身5与中间机身7。

所有宽U型舵机支架内侧通过螺钉6固定金属主托盘8、金属从托盘9，双轴总线舵机插入上述托盘中，形成相对转动。

工作原理：当机器人处于平坦路面时，采用轮式的运动方式，由驱动电机11提供旋转力矩，驱动橡胶轮1的转动，其中髋关节处的双轴总线舵机4提供转向功能，在极端狭窄环境下脊柱关节进行水平摆动，减小机器人的转弯半径；当机器人处于非平坦路面时，采用腿式的运动方式，驱动电机11自动锁止，由腿部结构中的髋关节、膝关节、足关节处的双轴总线舵机4完成单腿的抬腿、迈步、落腿动作，多腿配合实现不同步态的运动；在极端坡度环境下脊柱关节进行俯仰调节，使轮腿机器人具有更大的爬坡角度，完成崎岖路面的腿式行走。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种仿脊柱形六足轮腿机器人，其特征在于，包括：轮式机构、腿形机构、三段式车身与十字形脊柱机构；所述的轮式机构包括橡胶轮(1)、车轮架(2)、驱动电机(11)，安装于腿形机构的下端，直接与地面接触；所述的腿形机构包括宽U型舵机支架（3）、双轴总线舵机（4）、金属主托盘(8)、金属从托盘(9)、窄U型舵机支架(10)，腿形机构的上端连接三段式车身两侧的安装孔位，下端连接轮式机构；所述的三段式机身包括对称前后机身(5)、中间机身(7)；所述的十字形脊柱机构包括宽U型舵机支架(3)、双轴总线舵机(4)、金属主托盘(8)、金属从托盘(9)、窄U型舵机支架(10)，连接三段机身，构成完整的仿脊柱形六足轮腿机器人。

2.根据权利要求1所述的一种仿脊柱形六足轮腿机器人，其特征在于橡胶轮(1)与驱动电机(11)同轴安装，直接提供驱动力矩；车轮架(2)与驱动电机(11)外壳焊接固定。

3.根据权利要求2所述的一种仿脊柱形六足轮腿机器人，其特征在于车轮架(2)与上方的宽U型舵机支架(3)经多孔定位采用焊接方式连接。

4.根据权利要求1所述的一种仿脊柱形六足轮腿机器人，其特征在于每个腿形结构包含三个双轴总线舵机(4)，构成单腿的三个关节，由上而下为髋关节、膝关节与足关节。

5.根据权利要求4所述的一种仿脊柱形六足轮腿机器人，其特征在于宽U型舵机支架(3)内侧固定有金属主托盘(8)与金属从托盘(9)，双轴总线舵机(4)的动力输出端插入金属主托盘(8)形成齿型啮合，另一端插入金属从托盘(9)可产生相对转动；窄U型舵机支架(10)与双轴总线舵机(4)后端经螺钉(6)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种仿脊柱形六足轮腿机器人，其特征在于六条轮腿结构相同，两处十字形脊柱关节采用相同的连接方式；支架之间均采用焊接方式，双轴总线舵机(4)与支架间均采用螺钉(6)固定。

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