【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及機器人，具體而言，涉及一種具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人。
技術(shù)介紹
1、四足機器人在當今乃至未來擁有廣泛的應(yīng)用前景，比如陪伴人類、執(zhí)行巡邏安防、代替人類在各種極限環(huán)境中工作、抗震救災(zāi)時探尋生命跡象，太空探索越過障礙物等等。現(xiàn)有的四足機器人移動方式較為單一，只能足式或輪式行走，無法同時具備足式和輪式兩種行走方式，同時在一些復(fù)雜崎嶇地形下常常難以有效適應(yīng)，同時四足機器人因良好的地形適應(yīng)性很受青睞，但高能耗導(dǎo)致續(xù)航較差的問題也很突出，輪足機器人恰好相反，因此輪足復(fù)合式機器人應(yīng)運而生，而現(xiàn)有的一些輪足復(fù)合式機器人面對崎嶇復(fù)雜環(huán)境也難以做到有效適應(yīng)，運動效率低下，機器人運動穩(wěn)定性不高，難以做到保持機器人平衡。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于此，本專利技術(shù)提出了一種具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，針對不同的地形及任務(wù)要求實現(xiàn)輪式以及足式兩種方式的有效切換，更好的適應(yīng)各種復(fù)雜地形地域，同時搭配有減震彈簧以及懸掛裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提出了一種具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，包括機架、腿部結(jié)構(gòu)、輪部結(jié)構(gòu)以及懸掛裝置；
3、所述腿部結(jié)構(gòu)、所述輪部結(jié)構(gòu)、所述懸掛裝置分別固定于所述機架的下側(cè)；
4、通過所述腿部結(jié)構(gòu)實現(xiàn)機器人的足式運動模式，通過所述輪部結(jié)構(gòu)實現(xiàn)機器人的輪式運動模式，并通過所述懸掛裝置實現(xiàn)所述足式運動模式與所述輪式運動模式間的切換。
5、進一步地，所述機架包括側(cè)殼，主體下板，主體上蓋板，
6、所述側(cè)殼、胯部舵機固定架與主體下板連接；所述主體上蓋板設(shè)置于側(cè)殼上；
7、所述前髖關(guān)節(jié)定位件安裝于主體下板的一側(cè)；所述前髖關(guān)節(jié)夾板安裝于前髖關(guān)節(jié)定位件上。
8、進一步地，所述腿部結(jié)構(gòu)包括電機模組、髖關(guān)節(jié)、小腿、拉桿總成機構(gòu)和大腿；所述小腿上設(shè)有減震彈簧；
9、所述電機模組包括第一動力源和第二動力源，所述第一動力源通過所述髖關(guān)節(jié)連接所述大腿，并通過連接裝置連接所述第二動力源，所述第二動力源連接拉桿總成機構(gòu)，所述拉桿總成機構(gòu)連接所述小腿。
10、進一步地，在足式運動模式中，所述第一動力源控制大腿進行旋轉(zhuǎn)，同時將旋轉(zhuǎn)動作傳遞至第二動力源，所述第二動力源輸出動力至拉桿總成機構(gòu)，通過拉桿總成機構(gòu)帶動小腿，配合減震彈簧實現(xiàn)足式運動，并搭配懸掛裝置實現(xiàn)輪式運動與足式運動之間的切換。
11、進一步地，在足式運動模式中，通過所述第一動力源控制大腿的旋轉(zhuǎn)保持預(yù)設(shè)運動軌跡，并通過所述拉桿總成機構(gòu)使得小腿跟隨大腿的旋轉(zhuǎn)路徑進行協(xié)同運動。
12、進一步地，所述輪部結(jié)構(gòu)包括輪部電機模組、第一驅(qū)動輪、第二驅(qū)動輪、從動轉(zhuǎn)向輪；所述第一驅(qū)動輪、第二驅(qū)動輪設(shè)置于機器人中部，分別與輪部電機模組連接；
13、所述從動轉(zhuǎn)向輪采用萬向輪，設(shè)置于機器人前部。
14、進一步地，在輪式運動模式中，通過前部的從動轉(zhuǎn)向輪輔助支撐機身、輔助轉(zhuǎn)向；所述第一驅(qū)動輪、第二驅(qū)動輪通過電機模組的差速轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)輪足復(fù)合式四足機器人的轉(zhuǎn)向。
15、進一步地，所述懸掛裝置包括滑槽塊、矩形壓縮彈簧、支架、鎖定機構(gòu)；其中，所述滑槽塊內(nèi)開有滑槽及與滑槽貫通的導(dǎo)入口，所述矩形壓縮彈簧置于所述滑槽一側(cè)端部的方形槽里，所述滑槽塊一側(cè)固定連接在支架上，通過滑槽塊與支架的裝配將矩形壓縮彈簧通過支架封住；所述鎖定機構(gòu)包括互相連接的鎖定滑槽以及鎖定卡扣。
16、進一步地，當腿部結(jié)構(gòu)進行懸掛收縮動作時，小腿進行翻折，隨著小腿翻折至與大腿夾角最小時，鎖定卡扣受到撞擊并改變位置至鎖定狀態(tài)，矩形壓縮彈簧使小腿在懸掛溝槽中發(fā)生位移，鎖定卡扣的相對位置隨即調(diào)整，直至達到受力平衡的狀態(tài)，此時，鎖定卡扣受到的阻力與懸掛溝槽中的彈簧力相互抵消，小腿的位移停止，達到懸掛位置；
17、當從懸掛狀態(tài)到放下狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，小腿再次內(nèi)縮至與大腿夾角最小狀態(tài)，進而使鎖定卡扣回到解鎖狀態(tài)，此時鎖定卡扣不觸發(fā)鎖定作用，允許小腿逐步展開，直至接觸地面，完成輪足切換。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果在于：
19、1、本專利技術(shù)特別針對輪足復(fù)合式四足機器人設(shè)計，尤其適用于那些包含大部分平整路段和少數(shù)臺階、凹坑等崎嶇地形的復(fù)雜環(huán)境。采用多模態(tài)運動控制系統(tǒng)，為傳統(tǒng)四足機器人在單一運動模式和高能耗方面的局限性提供了突破性的解決方案。本專利技術(shù)通過高度集成的智能感知技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測并評估地形條件，從而實現(xiàn)輪式與足式運動模式之間的即時、智能切換。本專利技術(shù)的機器人不僅在平坦路面上展現(xiàn)出卓越的運動效率，而且在面對臺階和凹坑等障礙時，也能通過足式運動模式展現(xiàn)出卓越的適應(yīng)性和通過性。這種無縫切換的能力，使得機器人在保持高效能量利用的同時，顯著提升了其在多變地形中的機動性和靈活性。
20、2、本專利技術(shù)的動力分配與管理系統(tǒng)采用了先進模式，確保了在不同運動模式下電機動力的最優(yōu)分配，進一步降低了能量損耗，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。機器人的機械結(jié)構(gòu)經(jīng)過精心設(shè)計和優(yōu)化，以減少整體慣量，提升運動的響應(yīng)速度和精確度。
21、3、本專利技術(shù)還特別引入了能量回收技術(shù)，能夠在機器人下坡或進行動能釋放動作時，有效回收并再利用能量，進一步增強了機器人的續(xù)航能力。這種創(chuàng)新的設(shè)計理念，不僅提升了機器人在特定應(yīng)用場景下的實用性，也為機器人技術(shù)在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。
22、4、本專利技術(shù)包括機架、腿部結(jié)構(gòu)、足部結(jié)構(gòu)、懸掛裝置。其中懸掛裝置實現(xiàn)了輪式運動下的腿部結(jié)構(gòu)獨立懸掛系統(tǒng)，當大腿與小腿夾角達到最小時，實現(xiàn)了小腿部分的懸掛效果以及輪足復(fù)合式機器人電機動力的共享以及切換等，最終實現(xiàn)輪式運動與足式運動的高效切換。
23、5、本專利技術(shù)涉及一種機器人腿部減震系統(tǒng)，特別是一種創(chuàng)新的彈簧減震裝置，該裝置通過在機器人腿部結(jié)構(gòu)中集成彈簧元件，提供了一種有效吸收和緩解外部沖擊與震動的解決方案。與傳統(tǒng)減震系統(tǒng)相比，本專利技術(shù)的彈簧減震裝置具有顯著的輕量化特點，不僅減輕了機器人的負載，而且提高了其運動的靈活性和響應(yīng)速度。彈簧元件的快速動態(tài)響應(yīng)能力，使得機器人能夠迅速適應(yīng)地形變化，有效減少因地面不平造成的沖擊，從而保護機器人的關(guān)節(jié)和電子元件免受損害。此外，本專利技術(shù)的彈簧減震裝置采用了模塊化設(shè)計，便于安裝和維護，提高了整個系統(tǒng)的可靠性和維護性。彈簧元件在壓縮和釋放過程中的潛在能量回收功能，進一步優(yōu)化了機器人的能量利用效率，為機器人的長期運行提供了支持。整體而言，本專利技術(shù)的彈簧減震系統(tǒng)通過其創(chuàng)新設(shè)計，顯著提升了機器人在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐用性，為移動機器人技術(shù)的發(fā)展提供了新的方向。
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1.一種具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，包括機架(1)、腿部結(jié)構(gòu)(2)、輪部結(jié)構(gòu)(3)以及懸掛裝置(11)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，所述機架(1)包括側(cè)殼(4)，主體下板(5)，主體上蓋板(6)，前髖關(guān)節(jié)定位件(7)，前髖關(guān)節(jié)夾板(8)，胯部舵機固定架(9)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，所述腿部結(jié)構(gòu)(2)包括電機模組(10)、髖關(guān)節(jié)(12)、小腿(16)、拉桿總成機構(gòu)(17)和大腿(18)；所述小腿(16)上設(shè)有減震彈簧(20)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，在足式運動模式中，所述第一動力源控制大腿(18)進行旋轉(zhuǎn)，同時將旋轉(zhuǎn)動作傳遞至第二動力源，所述第二動力源輸出動力至拉桿總成機構(gòu)(17)，通過拉桿總成機構(gòu)(17)帶動小腿(16)，配合減震彈簧(20)實現(xiàn)足式運動，并搭配懸掛裝置(11)實現(xiàn)輪式運動與足式運動之間的切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，在足
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，所述輪部結(jié)構(gòu)(3)包括輪部電機模組(27)、第一驅(qū)動輪(28)、第二驅(qū)動輪(29)、從動轉(zhuǎn)向輪(30)；所述第一驅(qū)動輪(28)、第二驅(qū)動輪(29)設(shè)置于機器人中部，分別與輪部電機模組(27)連接；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，在輪式運動模式中，通過前部的從動轉(zhuǎn)向輪(30)輔助支撐機身、輔助轉(zhuǎn)向；所述第一驅(qū)動輪(28)、第二驅(qū)動輪(29)通過電機模組(27)的差速轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)輪足復(fù)合式四足機器人的轉(zhuǎn)向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，所述懸掛裝置(11)包括滑槽塊(22)、矩形壓縮彈簧(23)、支架(24)、鎖定機構(gòu)(19)；其中，所述滑槽塊(22)內(nèi)開有滑槽及與滑槽貫通的導(dǎo)入口，所述矩形壓縮彈簧(23)置于所述滑槽一側(cè)端部的方形槽里，所述滑槽塊(22)一側(cè)固定連接在支架(24)上，通過滑槽塊(22)與支架(24)的裝配將矩形壓縮彈簧(23)通過支架(24)封住；所述鎖定機構(gòu)(19)包括互相連接的鎖定滑槽(25)以及鎖定卡扣(26)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，當腿部結(jié)構(gòu)(2)進行懸掛收縮動作時，小腿(16)進行翻折，隨著小腿(16)翻折至與大腿(18)夾角最小時，鎖定卡扣(26)受到撞擊并改變位置至鎖定狀態(tài)，矩形壓縮彈簧(23)使小腿(16)在懸掛溝槽中發(fā)生位移，鎖定卡扣(26)的相對位置隨即調(diào)整，直至達到受力平衡的狀態(tài)，此時，鎖定卡扣(26)受到的阻力與懸掛溝槽中的彈簧力相互抵消，小腿(16)的位移停止，達到懸掛位置；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，包括機架(1)、腿部結(jié)構(gòu)(2)、輪部結(jié)構(gòu)(3)以及懸掛裝置(11)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，所述機架(1)包括側(cè)殼(4)，主體下板(5)，主體上蓋板(6)，前髖關(guān)節(jié)定位件(7)，前髖關(guān)節(jié)夾板(8)，胯部舵機固定架(9)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，所述腿部結(jié)構(gòu)(2)包括電機模組(10)、髖關(guān)節(jié)(12)、小腿(16)、拉桿總成機構(gòu)(17)和大腿(18)；所述小腿(16)上設(shè)有減震彈簧(20)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，在足式運動模式中，所述第一動力源控制大腿(18)進行旋轉(zhuǎn)，同時將旋轉(zhuǎn)動作傳遞至第二動力源，所述第二動力源輸出動力至拉桿總成機構(gòu)(17)，通過拉桿總成機構(gòu)(17)帶動小腿(16)，配合減震彈簧(20)實現(xiàn)足式運動，并搭配懸掛裝置(11)實現(xiàn)輪式運動與足式運動之間的切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，在足式運動模式中，通過所述第一動力源控制大腿(18)的旋轉(zhuǎn)保持預(yù)設(shè)運動軌跡，并通過所述拉桿總成機構(gòu)(17)使得小腿(16)跟隨大腿(18)的旋轉(zhuǎn)路徑進行協(xié)同運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸掛的輪足復(fù)合式四足機器人，其特征在于，所述輪部結(jié)構(gòu)(3)包括輪部電機模組(27)、第一驅(qū)動輪(28)、第二驅(qū)動輪(29...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高漢東，陳明方，徐亮，趙艷宏，張永霞，王睿哲，
申請(專利權(quán))人：昆明理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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