轮足两用式移动机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域的一种轮足两用式移动机器人。采用轮腿结合运动模式；在车体的两侧长边分别安装有四条结构相同的具有轮、足两用功能的腿；在车体内部带有两块电池，用于为车载计算机、内置摄像机及扩展插件提供能源。每条腿由大腿和小腿组成，具有两级动力输入单元，通过离合器进行轮腿模式切换。第一电机通过安装座固定在车体底板上，座把第一轴固定到车体侧面上在车体内安装有内置摄像机可以作为机器人的眼睛，车载计算机作为整个机器人运动的规划控制中心，小轮为被动轮有电磁抱闸控制从动或止转。进行模块化设计，保证机器人快速、灵活运动、具有多种运动方式，地面适应性强，针对特殊地形变换运动姿态有利于降低能量损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
特别涉及一种轮足两用式移动机器人。技术背景机器人移动通常有轮式和关节式两种方式。轮式结构具有移动速度快、转向 性好、驱动控制方便等特点；但其着地面积小、壁面适应性差、避障能力和非结 构环境下移动性能差。关节式结构一般采用多节连杆串联形式，它对路面要求低， 可以跨越障碍物，走过沙地、沼泽等特殊路面；但存在着运动间歇大、速度慢、 驱动控制困难等缺点。而通常移动机器人只有一种运动方式。因此迫切需要一种 结构紧凑、地形适应性强、移动速度快、控制简单的机器人结构。现有的轮足两 用型机器人通常是由履带车加一组或两组单关节履带腿组成，移动速度慢、转向 不灵活且越障能力有限。若能提高机器人腿自由度，同时采用轮组在提高机器人 运动灵活性的同时，又能具有履带式优点。在设计过程中引入模块化设计理念， 使得机器人具有快速重组、替换、修复能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种轮足两用式移动机器人， 其特征在于，该机器人采用轮腿结合运动模式、进行模块化设计，保证机器人快 速、灵活运动；在车体的两长边分别安装有四条结构相同的具有轮、足两用功能 的腿；在车体内部带有两块电池，用于为车载计算机、内置摄像机及扩展插件提 供能源。所述四条结构相同的腿由大腿和小腿组成，具有两级动力输入单元，通过离 合器进行轮腿模式切换； .所述车体底部的安装接口处放置转动平台，作为机器人功能扩展接口。 所述机器人的每条腿由大腿和小腿组成，所述每条腿的两级动力输入单元的 第一级动力输入源为第一电机通过安装座固定在车体底板上，第一电机与第一电 机驱动器连接，经第一变速器减速后由第一联轴节与第一轴连接，第一轴承内圈 与第一轴连接、外圈经第一轴承座把第一轴固定到车体侧面上，第一轴通过第一 离合器的一个从动片与第一大轮毂连接，第一大轮套在第一大轮毂上、另一个从 动片与大腿连接。大腿内固定第二级动力输入源的第二电机和第二电机驱动器， 第二电机经过变速器减速后由锥齿轮转向后传给第二离合器，第二离合器的从动片与第二大轮毂连接、第二大轮套在第二大轮毂上；第二大轮毂通过大腿与第一 大轮毂连接，；第一大轮毂与小腿连接；小腿的另一端连接小轮毂，小轮套在小 轮毂上，小轮为被动轮有电磁抱闸控制从动或止转。所述小腿长度是大腿长度的一半。两大轮半径相等，且两大轮半径加小轮直 径再加轮间间隙刚好等于大腿长度。小轮作为被动轮，在电磁抱闸作用下分别有 随转和止转两种状态。所述四条腿均布在车体两侧，并且轴线在车体厚度一半处。所述车体底板上还固定车载计算机。所述小腿内固定小腿电池。本专利技术的有益效果是该轮足两用式移动机器人通过控制机器人腿的不同运 动形式组合可以实现机器人轮式、关节式和轮足并用式三种运动形式，保证机器 人移动速度及地形适应性，且结构紧凑。采用轮足两用腿模块，是一种结构紧凑、 地形适应性强、移动速度快、控制简单的移动机器人。既节省能耗及结构空间， 又能使机器人具有快速组装、置换、修复等功能。附图说明图1为本专利技术的原理图的三维实体2为本专利技术的隐藏左侧大腿及局部零件后原理图的三维实体图 图3为本专利技术的隐藏前左、后右腿及车壳后原理图的三维实体图 图4为本专利技术的伸展型轮式移动实施例的三维实体图 图5为本专利技术的蜘蛛型轮式移动实施例的三维实体图 图6为本专利技术的攀越型轮足式移动实施例的三维实体图 图7为本专利技术的撑大腿溜冰式移动实施例的三维实体图 图8为本专利技术的贴地溜冰式移动实施例的三维实体图 图9为本专利技术的撑大腿轮式移动实施例的三维实体io为本专利技术的关节式移动实施例的三维实体前视11为本专利技术的关节式移动实施例的三维实体后视中车体l、前左腿2、后左腿3、后右腿4、前右腿5、小腿6、第一离 合器7、第一大轮毂8、小腿电池9、第二大轮17、小轮18、第一大轮19、大腿 20、小轮毂IO、第二离合器ll、第二大轮毂12、第二电机驱动器13、第二电机 14、第二变速器15、锥齿轮16、内置摄像机21、第一电机安装座22、第一电机23、第一电机驱动器24、车内电池25、车载计算机26、第一变速器27、第一联 轴节28、第--轴承29、第一轴承座30、第一轴31。具体实施方式本专利技术提出一种轮足两用式移动机器人，以下结合附图进一步说明本专利技术。 在图l、图2、图3中，该机器人采用轮腿结合运动模式、进行模块化设计， 保证机器人快速、灵活运动；在车体l的两侧长边上均布安装有四条结构相同的 具有轮、足两用功能的四条腿前左腿2、后左腿3、后右腿4、前右腿5，并且 轴线在车体厚度一半处。车体1底板上固定车载计算机26;在小腿6内固定小腿 电池9，用于为车载计算机、内置摄像机及扩展插件提供能源。小腿6内固定内 置摄像机21。所述每条腿的结构为作第一级动力输入源的第一电机23通过安装座22固定 在车体1底板上，第一电机与第一电机驱动器24连接，经第一变速器27减速后 由第一联轴节28与第一轴31连接，第一轴承29内圈与第一轴31连接、外圈经 第一轴承座30把第一轴31固定到车体1侧面上，第一轴31通过第一离合器7 的一个从动片与第一大轮毂8连接，第一大轮19套在第一大轮毂8上、另一个 从动片与大腿20连接。大腿20内固定第二级动力输入源的第二电机14和第二 电机驱动器13连接，第二电机14经过第二变速器15减速后由锥齿轮16转向后 传给第二离合器11，第二离合器11的从动片与第二大轮毂12连接、第二大轮 17套在第二大轮毂12上；第二大轮毂12通过大腿20与第一大轮毂8连接，；第 一大轮毂8与小腿6连接；小腿6的另一端连接小轮毂10，小轮18套在小轮毂 10上，小轮18为被动轮有电磁抱闸控制从动或止转。轮足两用式移动机器人有四条相同的腿模块组成，每条腿模块有两个动力输 入单元，通过离合器进行轮腿模式切换，第一大轮19和第二大轮17可以分别绕 轴完成主动或被动旋转运动，大腿20可以与第一大轮同轴完成前后摆动，小腿6 可以与第二大轮同轴完成旋转运动，小轮18在小腿末端可以绕轴完成被动旋转 运动或由电磁抱闸止转。轮腿运动由统一的控制器进行规划控制，并且采用独立 供电方式。在车体1内安装有内置摄像机21可以作为机器人的眼睛辅助机器人运动控 希"车载计算机26作为整个机器人运动的规划控制中心，车内电池25专门为摄 像机21、计算机26及其他扩展插件提供能源；机器人腿的第一级动力输入源第一电机23通过安装座22固定在车体底板上，经第一变速器27减速后由第一联 轴节28输出到腿模块第一轴31,第一轴承29内圈与第一轴31连接、外圈经第 —轴承座30把第一轴固定到车体1上。具体连接方式如图1、图3所示。动力输 入后直接传给第一离合器7，其一个从动片与第一大轮19连接、另一个与大腿 20连接。机器人腿的第二级动力由固定在大腿20上的第二电机14提供，动力经 第二减速器15减速并由锥齿轮16转向后传给第二离合器11，其一个从动片与第 二大轮17连接、另一个与小腿6连接。小轮18为被动轮有电磁抱闸控制从动或 止转。具体连接方式如图2所示。在设计时小腿长度是大腿长度的一半，两大轮半径相等，且两大轮半径加小 轮直径再加轮间间隙刚好等于大腿长度。小轮作为被动轮，在电磁抱闸作用下分 别有随转和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮足两用式移动机器人，其特征在于，该机器人采用轮腿结合运动模式、进行模块化设计，保证机器人快速、灵活运动；在车体的两侧长边分别安装有四条结构相同的具有轮、足两用功能的腿；在车体内部带有两块电池，用于为车载计算机、内置摄像机及扩展插件提供能源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丹，赵旦谱，杨宏源，郭丽峰，宾洋，刘宗政，陈恳，
申请(专利权)人：清华大学，国营红峰机械厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]