CN218055418U - 一种轮腿切换机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮腿切换机器人，它应用于机器人领域，其包括主体支架和对称设置在所述主体支架两侧的仿生肢，所述仿生肢包括前仿生肢、中仿生肢和后仿生肢，所述前仿生肢和后仿生肢的末端设有轮系装置，所述主体支架上设有与控制模块的输入端电连接的全景摄像机，所述控制模块的输出端分别与仿生肢和轮系装置电连接；本实用新型结构简单、设计新颖，能根据不同的地形顺利实现轮腿切换，且切换过程稳定性好，不管轮式移动方式还是腿式移动方式，其运动稳定性好，整体平衡性好，主体支架上可根据需要搭载不同的设备而具有不同的功能，适用范围广，可用于地质勘探、通信侦探和危险救援等领域。

Description

一种轮腿切换机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体的说是一种轮腿切换机器人。

背景技术

目前的机器人多采用单一足结构或单一轮结构前行。仿生六足机器人,作为多足机器人的代表具有很强的越障能力和环境适应性,仿生六足机器人在非结构化地形上适应能力较强, 对侧翻、颠簸、撞击、倾覆、翻转等运动状况有很好的应对能力，但前行速度较慢；而轮结构在平坦路面上行进速度较快,但在非结构化地形上运动适应能力较差。

目前有针对轮足机器人的研究设计,简单的将轮结构和足结构相结合,也有的能实现运动过程轮足的变形，然而他们只是在原有单一行进结构的基础上性能有所提升,但仍存在运动稳定性差、负载能力不足、轮足变形过程复杂、整体平衡性差，运动效率低等问题，没有实用性无法推广。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种轮腿切换机器人，不仅能根据地形需要实现轮腿变形，而且运动稳定性高、整体平衡性好、运载能力强，搭载不同的设备具有不同的功能，可适用于多种场合。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型包括主体支架和对称设置在所述主体支架两侧的仿生肢，所述仿生肢包括前仿生肢、中仿生肢和后仿生肢，所述前仿生肢和后仿生肢的末端设有轮系装置，所述主体支架上设有与控制模块的输入端电连接的全景摄像机，所述控制模块的输出端分别与仿生肢和轮系装置电连接。

进一步的,所述仿生肢为三关节结构，所述三关节包括第一关节、第二关节和第三关节，所述机器人为三关节六足机器人。

进一步的,所述第一关节包括第一舵机和第一连接臂，所述第一舵机的一端通过舵盘与主体支架固定，所述第一舵机的另一端与第一连接臂的一端连接，所述第一舵机与设置在主体支架内的舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与控制模块的输出端电连接。

进一步的,所述第二关节包括第二舵机和第二连接臂，所述第二舵机的一端与第一连接臂的另一端连接，第二舵机的另一端与第二连接臂的一端连接，所述第二舵机与设置在主体支架内的舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与控制模块的输出端电连接。

进一步的,所述第三关节包括第三舵机、舵机支架和支足，所述第三舵机的一端与第二连接臂的另一端连接，第三舵机的另一端与舵机支架的一端连接，舵机支架的另一端与支足连接，所述第三舵机与设置在主体支架内的舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与控制模块的输出端电连接。

进一步的,所述三关节六足机器人的行进步态为三角步态，所述主体支架两侧的六足分为两组，所述两组均以三角型支架结构交替前行。

进一步的,所述主体支架一侧的前仿生肢、后仿生肢和另一侧的中仿生肢为一组形成一个三角型支架，所述主体支架另一侧的前仿生肢、后仿生肢和一侧的中仿生肢为另一组形成另一个三角形支架。

进一步的,所述轮系装置包括车轮和减速机，所述车轮通过联轴器与减速机连接，所述减速机的一端与舵机支架固定，减速机的另一端通过固定支架与舵机支架固定。

进一步的,所述减速机与设置在主体支架内的电机驱动板电连接，所述电机驱动板与控制模块的输出端电连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：

本实用新型结构简单、设计新颖，能根据不同的地形顺利实现轮腿切换，且切换过程稳定性好，不管轮式移动方式还是腿式移动方式，其运动稳定性好，

整体平衡性好。主体支架上可根据需要搭载不同的设备而具有不同的功能。适用范围广，可用于地质勘探、通信侦探和危险救援等领域。

附图说明

图1是本实用新型六足式立体结构示意图；

图2是本实用新型轮式立体结构示意图；

图3是本实用新型仿生肢的立体结构示意图。

其中，1、仿生肢；1-1、前仿生肢；1-2、中仿生肢；1-3、后仿生肢；2、主体支架；3、车轮；11、第一舵机；12、第一连接臂；13、第二舵机；14、第二连接臂； 15、第三舵机；16、舵机支架；17、联轴器；18、固定支架；19、减速机；20、支足。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

一种轮腿切换机器人，如图1-3所示，其包括主体支架2和对称设置在所述主体支架2两侧的仿生肢1，所述主体支架2包括由铜柱紧固连接的上支撑板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板形状相同，大小相同； 其中，上支撑板和下支撑板由钢板搭建而成，具有较高的强度和结构稳定性，有利于机器人在崎岖环境中应对侧翻、颠簸、撞击、倾覆、翻转等运动状况。所述上支撑板和下支撑板之间设有控制模块、电机驱动板、舵机驱动板和为控制模块供电的电池组。根据需要主体支架2上可搭载不同的设备，需要火灾救援的时候可搭载机械臂在火灾内实现清障或输送防火、防烟的用具；还可以搭载雷达用以扫描周围环境，辅助机器人在火场内的救援工作；还可以搭载灭火器用于灭火等。总之，主体支架2上可根据现场需要搭配不同的设备以达到不同的目的。

如图1所示，两侧的仿生肢1和主体支架2共同形成稳定的六足机器人。所述仿生肢1为三关节结构，所述三关节包括第一关节、第二关节和第三关节，所述机器人为三关节六足机器人。所述三关节六足机器人的行进步态为三角步态，主体支架2两侧的六足分为两组，所述两组均以三角型支架结构交替前行。

所述主体支架2一侧的前仿生肢1-1、后仿生肢1-3和另一侧的中仿生肢1-2为一组形成一个三角型支架，所述主体支架2另一侧的前仿生肢1-1、后仿生肢1-3和一侧的中仿生肢1-2为另一组形成另一个三角形支架。六足机器人在行进的过程中上述两组三角形支架交替前行、交替后退和交替的左右转，无论前行、后退还是左右转过程中两组均以三角形支架形式交替行进，当一组为摆动足时，另一组为原地不动支撑着整个身体，反之亦然，确保整个六足机器人在所有的行进状态都处于稳定、平衡的状态。所以，不论是摆动足的一组还是原地不动的一组都以三角形支架形式与地面接触，保证六足机器人行进过程稳定，整体平衡性好。可以达到很好的越障和攀爬能力。

如图3所示，所述第一关节包括第一舵机11和第一连接臂12，所述第一舵机11的一端通过舵盘与主体支架2固定，所述第一舵机11的另一端与第一连接臂12的一端连接，所述第二关节包括第二舵机13和第二连接臂14，所述第二舵机13的一端与第一连接臂12的另一端连接，第二舵机13的另一端与第二连接臂14的一端连接，所述第三关节包括第三舵机15、舵机支架16和支足20，所述第三舵机15的一端与第二连接臂14的另一端连接，第三舵机15的另一端与舵机支架16的一端连接，舵机支架16的另一端与支足20连接，所述第一舵机11、第二舵机13和第三舵机15分别与设置在主体支架2内的舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与控制模块的输出端电连接，所述控制模块的输入端与设置在主体支架2上的全景摄像机电连接。

所述全景摄像机将拍摄的画面实时传递给控制模块，控制模块接到该画面信息后进行分析、比较和判断以后向舵机驱动板发出命令，舵机驱动板根据命令指示分别控制第一舵机11、第二舵机13和第三舵机15动作，实现六足机器人的前行、后退和左右转动。六足机器人在行进过程中，每个仿生肢1的运动主要由第一舵机11控制，第一舵机11正转或反转实现整个仿生肢1的前进或后退；第二舵机13正转或反转控制第二连接臂14、舵机支架16和支足20的抬高或下落；第三舵机15正转或反转控制舵机支架16与支足20紧固连接的腿部分的抬高与下落，每个仿生肢1在三个舵机相互控制下实现前行、后退或左右转。

如图1和图2所示，所述仿生肢1包括前仿生肢1-1、中仿生肢1-2和后仿生肢1-3，所述前仿生肢1-1和后仿生肢1-3的末端设有轮系装置，如图3所示，所述轮系装置包括车轮3和减速机19，所述车轮3通过联轴器17与减速机19连接，所述减速机19的一端与舵机支架16固定，减速机19的另一端通过固定支架18与舵机支架16固定，所述减速机19与设置在主体支架2内的电机驱动板电连接，所述电机驱动板与控制模块的输出端电连接。

当全景摄像机拍摄的画面比较平坦的时候，为加快机器人的前行速度，需要将六足机器人由腿式转化为轮式机器人前行，此时，控制模块通过舵机驱动板控制仿生肢1上的第一舵机11断电停止转动，第二舵机13正转控制第二连接臂14、舵机支架16和支足20的抬高，第三舵机15正转控制舵机支架16与支足20紧固连接的腿部分的抬高，使两侧的仿生肢1抬高如图2所示，同时，控制模块通过电机驱动板控制前仿生肢1-1和后仿生肢1-3上的减速机19正转或使轮式机器人前行或后退，其运行过程像四轮汽车一样平稳，所述车轮3采用全向轮设置，在保证运行速度的同时，可以实现任意方向的平移、可以进行任意复杂的弧线运动，基于全向轮的全向性，有着较为优异的机动性能。而且六足机器人由腿式移动方式转化成轮式移动方式的切换过程平稳。

当全景摄像机拍摄的画面为崎岖不平或有障碍的路况时，需要将轮式移动方式转化为腿式移动方式，此时控制模块通过电机驱动板减速机19断电，车轮3停止转动，同时控制模块通过舵机驱动板控制仿生肢1上的第一舵机11得电正转或反转实现前行或后退，第二舵机13反转控制第二连接臂14、舵机支架16和支足20的下降到地面，第三舵机15反转控制舵机支架16与支足20紧固连接的腿部分下降到与地面接触如图1所示，实现六足机器人由轮式移动方式向腿式移动方式的平稳转化，整个切换过程平衡过度、整体平衡型好。

综上，不管是六足机器人还是轮式机器人，其运动稳定性好，整体平衡性好。而且主体支架2上均可根据需要搭载不同的设备实现不同的功能。

最后应该说明的是：上述实施例只是为清楚说明本实用新型而做的举例，绝非对实施方式的限定。对所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，在此无法对所有的实施方式进行穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种轮腿切换机器人，其特征在于：包括主体支架（2）和对称设置在所述主体支架（2）两侧的仿生肢（1），所述仿生肢（1）包括前仿生肢（1-1）、中仿生肢（1-2）和后仿生肢（1-3），所述前仿生肢（1-1）和后仿生肢（1-3）的末端设有轮系装置，所述主体支架（2）上设有与控制模块的输入端电连接的全景摄像机，所述控制模块的输出端分别与仿生肢（1）和轮系装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种轮腿切换机器人，其特征在于：所述仿生肢（1）为三关节结构，所述三关节包括第一关节、第二关节和第三关节，所述机器人为三关节六足机器人。

3.根据权利要求2所述的一种轮腿切换机器人，其特征在于：所述第一关节包括第一舵机（11）和第一连接臂（12），所述第一舵机（11）的一端通过舵盘与主体支架（2）固定，所述第一舵机（11）的另一端与第一连接臂（12）的一端连接，所述第一舵机（11）与设置在主体支架（2）内的舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与控制模块的输出端电连接。

4.根据权利要求2所述的一种轮腿切换机器人，其特征在于：所述第二关节包括第二舵机（13）和第二连接臂（14），所述第二舵机（13）的一端与第一连接臂（12）的另一端连接，第二舵机（13）的另一端与第二连接臂（14）的一端连接，所述第二舵机（13）与设置在主体支架（2）内的舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与控制模块的输出端电连接。

5.根据权利要求2所述的一种轮腿切换机器人，其特征在于：所述第三关节包括第三舵机（15）、舵机支架（16）和支足（20），所述第三舵机（15）的一端与第二连接臂（14）的另一端连接，第三舵机（15）的另一端与舵机支架（16）的一端连接，舵机支架（16）的另一端与支足（20）连接，所述第三舵机（15）与设置在主体支架（2）内的舵机驱动板电连接，所述舵机驱动板与控制模块的输出端电连接。

6.根据权利要求2所述的一种轮腿切换机器人，其特征在于：所述三关节六足机器人的行进步态为三角步态，所述主体支架（2）两侧的六足分为两组，所述主体支架（2）一侧的前仿生肢（1-1）、后仿生肢（1-3）和另一侧的中仿生肢（1-2）为一组形成一个三角型支架，所述主体支架（2）另一侧的前仿生肢（1-1）、后仿生肢（1-3）和一侧的中仿生肢（1-2）为另一组形成另一个三角形支架，两组三角型支架结构交替前行。

7.根据权利要求1所述的一种轮腿切换机器人，其特征在于：所述轮系装置包括车轮（3）和减速机（19），所述车轮（3）通过联轴器（17）与减速机（19）连接，所述减速机（19）的一端与舵机支架（16）固定，减速机（19）的另一端通过固定支架（18）与舵机支架（16）固定。

8.根据权利要求7所述的一种轮腿切换机器人，其特征在于：所述减速机（19）与设置在主体支架（2）内的电机驱动板电连接，所述电机驱动板与控制模块的输出端电连接。

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