LU500111B1 - Robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède / quatre roues / quadrupède - Google Patents
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Abstract
La présente invention divulgue un robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède/quatre roues/quadrupède, qui comprend un composant de tronc, un composant de direction de déflexion de la hanche, un composant de direction de roulement transversal de la hanche, un composant de liaison hanche-jambe, un composant de cuisse, un composant de jambe inférieure, un composant de liaison de la roue d'entraînement, une roue d'entraînement, un composant de plante du pied, un composant de réglage de la plante du pied une roue entraînée, et qui peut passer en mode de mouvement bipède / quatre roues / quadrupède, favorisant ainsi de travailler avec une haute efficacité dans divers environnements. La présente invention exploite pleinement les avantages de la caractéristique reconfigurable du robot à pieds, améliore l'adaptabilité aux environnements du robot, enrichit les caractéristiques de mouvement du robot et élargit les scénarios d'application du robot.
Description
BL-5234 LU500111 Robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède / quatre roues / quadrupède
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de robot à pieds, en particulier un robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède / quatre roues / quadrupède.
CONTEXTE TECHNIQUE Les robots bipèdes, quadrupèdes et à roues présentent chacun des avantages et des désavantages distincts. Par exemple, les robots bipèdes présentent des avantages significatifs en termes d'adaptabilité aux terrains, avec une capacité de marcher sur les terrains complexes et d'éviter les obstacles, mais présentent des désavantages en termes de vitesse de mouvement et d'efficacité énergétique. Les robots quadrupèdes présentent une stabilité de mouvement plus élevée que les robots bipèdes, mais également présentent des désavantages en termes de capacités de mouvement. Les robots à roues ont une vitesse de mouvent la plus élevée, mais ne peuvent pas s'adapter aux terrains complexes. DIVULGATION DE L’INVENTION Pour résoudre les inconvénients dans l'art existant, la présente invention propose un robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède / quatre roues / quadrupède en combinant les avantages des robots à pieds et à roues existants. Ledit robot à pieds peut passer en mode de mouvement bipède / quatre roues / quadrupède de manière dynamique avec une bonne adaptabilité. La présente invention peut être réalisée par une solution technique suivante : Un robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède/quatre roues/quadrupède est proposé, qui a une structure symétrique gauche-droite et comprend un composant de tronc, une hanche gauche, une hanche droite, une jambe gauche et une jambe droite, le composant de tronc étant relié de manière rotative à la hanche gauche et à la hanche droite qui sont disposées de manière symétrique de part et d'autre du composant de tronc, et la jambe gauche et la jambe droite étant reliées respectivement de manière rotative à la hanche gauche et à la hanche droite ;
BL-5234 LU500111
La hanche gauche comprend un composant rotatif de hanche et un composant de liaison hanche-jambe qui sont reliées l’une à l’autre de manière rigide, le composant rotatif de hanche est configuré pour entraîner la jambe gauche à tourner spatialement par rapport au composant de tronc ; La jambe gauche comprend un composant de cuisse, un composant de jambe inférieure, un composant de liaison de la roue d'entraînement, des composants déplaçable et rotative, une roue d'entraînement, un composant de plante du pied et une roue entraînée ; Les deux extrémités du composant de liaison hanche-jambe sont reliées respectivement à une extrémité du composant de cuisse et à une extrémité du composant de liaison de la roue d'entraînement par une articulation rotative, l'autre extrémité du composant de cuisse est reliée à une extrémité du composant de jambe inférieure par une articulation rotative, le composant de liaison de la roue d'entraînement est relié au composant de jambe inférieure par les composants déplaçable et rotative, et la roue d'entraînement est installée à l'autre extrémité du composant de liaison de la roue d'entraînement par une articulation rotative ; l'autre extrémité du composant de jambe inférieure est reliée au milieu du composant de plante du pied par une articulation rotative, et la roue entraînée est reliée à une extrémité du composant de plante du pied par une articulation rotative ; le composant de liaison hanche-jambe, le composant de cuisse, le composant de jambe inférieure, le composant de liaison de la roue d'entraînement et les composants déplaçable et rotative forment un mécanisme plat à cinq tiges ; La hanche gauche et la hanche droite ont la même structure, et la jambe gauche et la jambe droite ont la même structure ; En ajustant le composant de plante du pied et le mécanisme plan à cinq tiges, le mode de mouvement bipède sera activé lorsque seul le composant de plante du pied touche le sol ; le mode de mouvement à quatre roues sera activé lorsque la roue d'entraînement et la roue entraînée touchent le sol en même temps ; et le mode de mouvement quadrupède sera activé lorsque la roue d'entraînement et le composant de plante du pied touchent le sol en même temps et la roue d'entraînement se trouve à l'état verrouillé.
De plus, le composant rotatif de la hanche comprend un composant de direction de déflexion de la hanche et un composant de direction de roulement transversal de la hanche, le composant de tronc étant relié au composant de direction de déflexion de la hanche par un couple de rotation ; le composant de direction de déflexion de la hanche étant relié au composant de direction de
BL-5234 LU500111 roulement transversal de la hanche par un couple de rotation ; et le composant de direction de roulement transversal de la hanche étant relié au composant de liaison hanche-jambe de manière rigide.
De plus,le robot à pieds comprend également une première bielle de réglage de la plante du pied et une deuxième bielle de réglage de la plante du pied, une extrémité de la première bielle de réglage de la plante du pied étant reliée à l’autre extrémité du composant de plante du pied par une articulation rotative, l'autre extrémité de la première bielle de réglage de la plante du pied étant reliée à une extrémité de la deuxième bielle de réglage de la plante du pied par une articulation rotative, l'autre extrémité de la deuxième biellette de réglage de la plante du pied étant reliée au composant de jambe inférieure par une articulation rotative, le composant de jambe inférieure, la deuxième biellette de réglage de la plante du pied, la première biellette de réglage de la plante du pied et le composant de plante du pied forment un mécanisme plat à quatre tiges, afin de réaliser un réglage des positions du composant de plante du pied et de la roue entraînée.
De plus, le composant déplaçable et rotatif comprend une articulation déplaçable et une articulation rotative qui sont connectées l'une à l'autre, et le composant de liaison de la roue d'entraînement se déplace et tourne par rapport au composant de jambe inférieure par l’articulation déplaçable et l’articulation rotative.
La présente invention présente les effets bénéfiques suivants : Pour satisfaire diverses exigences de tâches et environnements d'application, le robot à pieds reconfigurable selon la présente invention peut passer en mode de mouvement bipède, à quatre roues ou quadrupède de manière dynamique, de sorte de sélectionner le mode optimal pour accomplir les tâches données.
Sur les terrains complexes et accidentées, le robot passe en mode de mouvement bipède, et seul le composant de réglage de la plante du pied touche le sol en ajustant la position du composant de réglage de la plante du pied ; le mode de marche bipède sera activé grâce aux actionneurs installés sur le composant de cuisse et le composant de jambe inférieur.
Lorsque l'environnement de terrain est accidenté et qu’une capacité de charge du robot est nécessaire, le robot passe en mode de mouvement quadrupède ; la roue d'entraînement et la plante du pied touchent le sol alternativement, et la roue d'entraînement se trouve à l'état verrouillé, formant un mode de pied en forme d'arc.
Lorsque l'environnement de terrain est idéal, le robot passe en mode de mouvement à quatre roues, la roue d'entraînement et la roue entraînée touchent le sol en même
BL-5234 LU500111 temps, et la roue d'entraînement est entraînée par un moteur d'entraînement. Le robot à pieds reconfigurable selon la présente invention a une bonne adaptabilité aux environnements et une haute efficacité de travail.
DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue d’un mode de mouvement bipède du robot à pieds reconfigurable selon la présente invention ; La figure 2 est une vue d’un mode de mouvement à quatre roues du robot à pieds reconfigurable selon la présente invention ; La figure 3 est une vue d’un mode de mouvement quadrupède du robot à pieds reconfigurable selon la présente invention. Sur les figures, composant de tronc 1, composant de direction de déflexion de la hanche 2, composant de direction de roulement transversal de la hanche 3, composant de liaison hanche-jambe 4, composant de cuisse 5, composant de jambe inférieure 6, composant de liaison de la roue d'entraînement 7, articulation déplaçable 8, articulation rotative 9, roue d'entraînement 10, composant de plante du pied 11, deuxième bielle de réglage de la plante du pied 12, première bielle de réglage de la plante du pied 13 et roue entraînée 14.
EXPOSE DÉTAILLE DE MODE DE RÉALISATION Les objets et les effets de la présente invention apparaîtront plus claires à la lecture de la description détaille ci-après en référant les figures et les exemples de réalisation suivants. On comprendra que les exemples de réalisation décrits ci-dessous ne sont qu’à titre des exemples de réalisation illustratifs, au lieu de description limitative pour la présente invention. Comme montrée la figure 1, le robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède/quatre roues/quadrupède selon la présente invention a une structure symétrique gauche-droite et comprend un composant de tronc 1, des hanches et des jambes, la partie gauche et la partie droite ont la même structure et les deux jambes ont la même structure, ayant ainsi la même forme de mouvement. On va décrire ci-après la structure en référant l’une partie. La hanche gauche comprend un composant de direction de déflexion de la hanche 2, un composant de direction de roulement transversal de la hanche 3 et un composant de liaison hanche-jambe 4, le
BL-5234 LU500111 composant de tronc 1 étant relié au composant de direction de déflexion de la hanche 2 par un couple de rotation ; le composant de direction de déflexion de la hanche 2 étant relié au composant de direction de roulement transversal de la hanche 3 par un couple de rotation ; et le composant de direction de roulement transversal de la hanche 3 étant relié au composant de liaison hanche-jambe 4 de manière rigide. Par conséquent, par rapport au composant de tronc 1, le composant de liaison hanche-jambe 4 a deux degrés de liberté dans la direction de déflexion et la direction de roulement transversal. Le composant de direction de déflexion de la hanche 2 et le composant de direction de roulement transversal de la hanche 3 sont configurés pour réaliser une rotation spatiale du composant de liaison hanche-jambe 4 par rapport au composant de tronc 1. Le mode de conception et la séquence de liaison ne sont pas limités au présent exemple de réalisation, et une articulation sphérique ou universel peut être utilisée.
La jambe gauche comprend le composant de cuisse 5, le composant de jambe inférieure 6, le composant de liaison de la roue d'entraînement 7, l’articulation déplaçable 8, l’articulation rotative 9, la roue d'entraînement 10, le composant de plante du pied 11, la deuxième bielle de réglage de la plante du pied 12, la première bielle de réglage de la plante du pied 13 et la roue entraînée 14. Les deux extrémités du composant de liaison hanche-jambe 4 sont reliées respectivement à une extrémité du composant de cuisse 5 et à une extrémité du composant de liaison de la roue d'entraînement 7 par une articulation rotative, l'autre extrémité du composant de cuisse 5 est reliée à une extrémité du composant de jambe inférieure 6 par une articulation rotative, le composant de liaison de la roue d'entraînement 7 est relié au composant de jambe inférieure 6 par l’articulation déplaçable 8 et l’articulation rotative 9, la roue d'entraînement 10 est installée à l'autre extrémité du composant de liaison de la roue d'entraînement 7 par une articulation rotative ; l'autre extrémité du composant de jambe inférieure 6 est reliée au milieu du composant de plante du pied 11 par une articulation rotative, la roue entraînée 14 et une extrémité de la première bielle de réglage de la plante du pied 13 sont reliées respectivement aux deux extrémités du composant de plante du pied 11 par une articulation rotative, l’autre extrémité de la première bielle de réglage de la plante du pied 13 est reliée à une extrémité de la deuxième bielle de réglage de la plante du pied 12 par une articulation rotative, l’autre extrémité de deuxième bielle de réglage de la plante du pied 12 est reliée au composant de jambe inférieure 6 par une articulation rotative, et le composant de jambe inférieure 6, la deuxième biellette de réglage de la plante du pied 12, la première biellette de réglage
BL-5234 LU500111 de la plante du pied 13 et le composant de plante du pied 11 forment un mécanisme plat à quatre tiges, afin de réaliser un réglage des positions du composant de plante du pied 11 et de la roue entraînée 14. Le composant de liaison hanche-jambe 4, le composant de cuisse 5, le composant de jambe inférieure 6, le composant de liaison de la roue d'entraînement 7, l’articulation déplaçable 8 et l’articulation rotative 9 forment un mécanisme plat à cinq tiges.
En particulier, dans le présent exemple de réalisation, la distance entre l'articulation déplaçable 8 et l'articulation rotative 9 est nulle, et la longueur de la bielle entre les deux peut être considérée comme nulle, de sorte d’être considérée comme mécanisme plat spécial à cinq tiges.
Non limité au présent exemple de réalisation, l'articulation déplaçable 8 peut être reliée à l'articulation rotative 9 par une tige de certaine longueur pour former un mécanisme conventionnel à cinq tiges.
Le mécanisme à cinq tiges a deux degrés de liberté de mouvement dans un plan, et les deux degrés de liberté de mouvement dans un plan peuvent être obtenues en entraînant deux quelconques des cinq articulations.
Le mécanisme à cinq tiges dans le présent exemple de réalisation peut également être remplacé par d'autres moyens de liaison qui peut fournir deux degrés de liberté dans un plan pour le composant de jambe inférieure 6 par rapport au composant de liaison hanche-jambe 4. Un mécanisme de parallélogramme dans le présent exemple de réalisation permet à la plante du pied d'avoir un degré de liberté dans ce plan, par conséquent, le mouvement du composant de plante du pied 11 peut être réalisé en entraînant l'une quelconque de la deuxième bielle de réglage de la plante du pied 12 et de la première bielle de réglage de la plante du pied 13, dans lequel, les composants de réglage de la plante du pied 12 et 13 sont configurés pour réaliser une relation de position du composant de plante du pied 11 et de la roue entraînée 14 par rapport au sol, et le mode de conception n’est pas limité au présent exemple de réalisation a et admissible s’il satisfait la relation de position du composant de plante du pied 11 et de la roue entraînée 14 par rapport au sol.
Dans le présent exemple de réalisation, chaque jambe a au moins cinq degrés de liberté spatiales, de sorte de réaliser un déplacement tridimensionnel par des mouvements alternatifs.
On va décrire ci-après les modes de mouvement du robot bipède selon la présente invention.
Comme montrée la figure 1, en entraînant le mécanisme plat à cinq tiges, la roue d’entraînement 10 se rétracte jusqu’à une position éloignée du sol, et la roue d’entraînement 10 est verrouillée par un moteur qui lui est relié ; en entraînant le mécanisme plat à quatre tiges, le composant de plante du pied 11 est réglé à une position proche du sol, garantissant ainsi que la roue entraînée 14 ne touche
BL-5234 LU500111 pas le sol pendant la marche. En entraînant deux moteurs installés sur le mécanisme à cinq tiges et le moteur d'entraînement de la plante du pied, chaque jambe est commandée pour se déplacer de manière alternative avant-arrière dans le plan où elle se trouve, de sorte de réaliser une fonction de marche bipède du présent exemple de réalisation. Comme montrée la figure 2, en entraînant le mécanisme plat à cinq tiges, la roue d’entraînement 10 s’étend jusqu'à une position où elle touche le sol ; en entraînant le mécanisme plat à quatre tiges, la roue menée 14 est réglée à une position où elle touche le sol mais le composant de plante du pied 11 ne peut pas toucher le sol, sur cette base, tous les moteurs d'entraînement installés sur chaque jambe sont verrouillés, un mouvement dans un plan en mode de mouvement à quatre roues selon la présente invention peut être réalisé en entraînant le moteur de la roue d’entrainement ; et une l'opération de direction dans un plan peut être réalisée par un mouvement différentiel des deux roues d’entraînement 10. Comme montrée la figure 3, en entraînant le mécanisme plat à cinq tiges, la roue d’entraînement 10 s’étend jusqu’à une position où elle touche le sol, et la roue d’entraînement 10 est verrouillée par un moteur qui lui est relié pour former un pied en forme d'arc ; en entraînant le mécanisme plat à quatre tiges, le composant de plante du pied 11 est réglé à une position proche du sol, garantissant ainsi que la roue entraînée 14 ne touche pas le sol pendant la marche ; en entraînant les moteurs autres que les roues d’entraînement, une démarche avec deux roues d’entraînement 10 et deux plantes du pied 11 qui marchent de manière alternative sera réalisée, réalisant ainsi un mode de mouvement quadrupède du robot dans un espace tridimensionnel.
L'homme de l'art doivent comprendre que les exemples de réalisation ci-dessus ne sont que les exemples de réalisation de préférence, mais non limitatifs ; bien que la présente invention soit décrite en détail en référence aux exemples de réalisation ci-dessus, l’homme de l’art peut modifier les solutions techniques décrites dans les exemples de réalisation ci-dessus ou les remplacer certaines caractéristiques techniques de manière équivalente. Toutes modifications et remplacements équivalentes qui respectent les esprits et les principes de la présente invention doivent être inclus dans le cadre de la protection de la présente invention
Claims (4)
1. Robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipede/quatre roues/quadrupède, caractérisé en ce que le robot à pieds a une structure symétrique gauche-droite et comprend un composant de tronc (1), une hanche gauche, une hanche droite, une jambe gauche et une jambe droite, le composant de tronc (1) étant relié de manière rotative à la hanche gauche et à la hanche droite qui sont disposées de manière symétrique de part et d'autre du composant de tronc, et la jambe gauche et la jambe droite étant reliées respectivement de manière rotative à la hanche gauche et à la hanche droite ; La hanche gauche comprend un composant rotatif de hanche et un composant de liaison hanche-jambe (4) qui sont reliées l’une à l’autre de manière rigide, le composant rotatif de hanche est configuré pour entraîner la jambe gauche à tourner spatialement par rapport au composant de tronc (1) ; La jambe gauche comprend un composant de cuisse (5), un composant de jambe inférieure (6), un composant de liaison de la roue d'entraînement (7), des composants déplaçable et rotative (8, 9), une roue d'entraînement (10), un composant de plante du pied (11) et une roue entraînée (14) ; Les deux extrémités du composant de liaison hanche-jambe (4) sont reliées respectivement à une extrémité du composant de cuisse (5) et à une extrémité du composant de liaison de la roue d'entraînement (7) par une articulation rotative, l'autre extrémité du composant de cuisse (5) est reliée à une extrémité du composant de jambe inférieure (6) par une articulation rotative, le composant de liaison de la roue d'entraînement (7) est relié au composant de jambe inférieure (6) par les composants déplaçable et rotative (8, 9), et la roue d'entraînement (10) est installée à l'autre extrémité du composant de liaison de la roue d'entraînement (7) par une articulation rotative ; l'autre extrémité du composant de jambe inférieure (6) est reliée au milieu du composant de plante du pied (11) par une articulation rotative, et la roue entraînée (14) est reliée à une extrémité du composant de plante du pied (11) par une articulation rotative ; le composant de liaison hanche-jambe (4), le composant de cuisse (5), le composant de jambe inférieure (6), le composant de liaison de la roue d'entraînement (7) et les composants déplaçable et rotative (8, 9) forment un mécanisme plat à cinq tiges ; La hanche gauche et la hanche droite ont la même structure, et la jambe gauche et la jambe droite
BL-5234 LU500111 ont la même structure ; En ajustant le composant de plante du pied (11) et le mécanisme plan à cinq tiges, le mode de mouvement bipède sera activé lorsque seul le composant de plante du pied (11) touche le sol ; le mode de mouvement à quatre roues sera activé lorsque la roue d'entraînement (10) et la roue entraînée (14) touchent le sol en même temps ; et le mode de mouvement quadrupède sera activé lorsque la roue d'entraînement (10) et le composant de plante du pied (11) touchent le sol en même temps et la roue d'entraînement (10) se trouve à l'état verrouillé.
2. Robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède/quatre roues/quadrupède selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le composant rotatif de la hanche comprend un composant de direction de déflexion de la hanche (2) et un composant de direction de roulement transversal de la hanche (3), le composant de tronc (1) étant relié au composant de direction de déflexion de la hanche (2) par un couple de rotation ; le composant de direction de déflexion de la hanche (2) étant relié au composant de direction de roulement transversal de la hanche (3) par un couple de rotation ; et le composant de direction de roulement transversal de la hanche (3) étant relié au composant de liaison hanche-jambe de manière rigide (4).
3. Robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède/quatre roues/quadrupède selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le robot à pieds comprend également une première bielle de réglage de la plante du pied (13) et une deuxième bielle de réglage de la plante du pied (12), une extrémité de la première bielle de réglage de la plante du pied (13) étant reliée à l’autre extrémité du composant de plante du pied (11) par une articulation rotative, l'autre extrémité de la première bielle de réglage de la plante du pied (13) étant reliée à une extrémité de la deuxième bielle de réglage de la plante du pied (12) par une articulation rotative, l'autre extrémité de la deuxième biellette de réglage de la plante du pied (12) étant reliée au composant de jambe inférieure (6) par une articulation rotative, le composant de jambe inférieure (6), la deuxième biellette de réglage de la plante du pied (12), la première biellette de réglage de la plante du pied (13) et le composant de plante du pied (11) forment un mécanisme plat à quatre tiges, afin de réaliser un réglage des positions du composant de plante du pied (11) et de la roue entraînée (14).
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4. Robot à pieds reconfigurable en mode de mouvement bipède/quatre roues/quadrupède selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le composant déplaçable et rotatif (8, 9) comprend une articulation déplaçable (8) et une articulation rotative (9) qui sont connectées l'une à l'autre, et le composant de liaison de la roue d'entraînement (7) se déplace et tourne par rapport au composant de jambe inférieure (6) par l’articulation déplaçable (8) et l’articulation rotative (9).
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|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20211104 |