本發(fā)明屬于越障移動平臺應(yīng)用領(lǐng)域，涉及了輪式機(jī)器人機(jī)構(gòu)與半圓形腿式機(jī)器人腿機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，移動機(jī)器人采用的主要運動模式有輪式驅(qū)動和腿式驅(qū)動。輪式機(jī)器人有以下優(yōu)點：應(yīng)用范圍廣、可靠性高、能量利用率高、控制方法簡單易操作、行走穩(wěn)定快速、制造成本低、能成功的借鑒現(xiàn)在汽車技術(shù)的豐富經(jīng)驗；缺點是輪式結(jié)構(gòu)必須面對復(fù)雜地形上的幾乎所有的點，并且驅(qū)動輪對環(huán)境的適應(yīng)能力較差，所以在許多復(fù)雜環(huán)境受到了一定的限制。腿式機(jī)器人的優(yōu)點是地形適應(yīng)能力強(qiáng)、能越過障礙物或者壕溝；缺點是效率比較低。腿式機(jī)器人目前用于星際探測仍然十分困難。

由于單一的行走方式受到很大的限制，所以復(fù)合式的移動機(jī)器人受到了業(yè)界的普遍關(guān)注，特別是輪腿式結(jié)構(gòu)因為其高效、高速、高機(jī)動性和較強(qiáng)的地形適應(yīng)能力而得到最為廣泛的應(yīng)用，輪腿復(fù)合式機(jī)器人是機(jī)器人發(fā)展的一個非常重要的分支，它是腿和輪通過不同的組合方式而形成的一種新型的移動機(jī)器人。比較典型的例子是年加拿大麥吉爾大學(xué)智能機(jī)器中心的機(jī)器人專家設(shè)計的一款新型的，具有六個半圓形腿的機(jī)器人“rhex”，首次引入半圓形腿的概念，該結(jié)構(gòu)不僅擁有像輪式腿那樣具有結(jié)構(gòu)簡單、運動速度快、效率高、易于控制的優(yōu)點，而且能夠順利通過大部分自然界的離散非連續(xù)的地形。

雖然半圓形腿式機(jī)器人有諸多優(yōu)點，但是在平整路面上行走會引起震蕩，不如輪式機(jī)器人行走平穩(wěn)，根據(jù)這點，本發(fā)明提出一種可以在輪式與半圓形腿式之間切換的機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種運動速度快、效率高、易于控制的新型輪腿式越障平臺。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，充分結(jié)合了輪式與腿式的優(yōu)點。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的新型輪腿式越障平臺，包括有四個驅(qū)動機(jī)構(gòu)、四個輪腿機(jī)構(gòu)和車體，輪腿機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)組合對稱分布在車體周圍，輪腿機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接車體；驅(qū)動機(jī)構(gòu)由兩臺伺服電機(jī)與齒輪組成，一臺伺服電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動輪腿機(jī)構(gòu)前行，另一臺伺服電機(jī)通過齒輪帶動輪腿機(jī)構(gòu)中的齒條，以此來調(diào)節(jié)輪腿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動軸心；輪腿機(jī)構(gòu)由兩個半圓形腿、一個齒條與一個直流電機(jī)組成；當(dāng)平臺在平整路面上，輪腿機(jī)構(gòu)是在初始狀態(tài)下，兩個半圓形腿組成一個整圓形的輪子；當(dāng)平臺處在復(fù)雜地形中，需要越障時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的伺服電機(jī)會通過齒輪帶動齒條，使整個輪子相對車體向下移動，使驅(qū)動軸心移至輪子邊緣，此時直流電機(jī)碰到觸點通電，將輪子折疊為一個半圓形腿，實現(xiàn)輪式到腿式的變換。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的驅(qū)動機(jī)構(gòu)示意圖

圖3為本發(fā)明的輪腿機(jī)構(gòu)示意圖

圖4為本發(fā)明的輪式工作模式示意圖

圖5為本發(fā)明的半圓形腿式工作模式示意圖

【附圖符號說明】1.驅(qū)動機(jī)構(gòu)；2.驅(qū)動機(jī)構(gòu)；3.驅(qū)動機(jī)構(gòu)；4.驅(qū)動機(jī)構(gòu)；5.輪腿機(jī)構(gòu)；6.輪腿機(jī)構(gòu)；7.輪腿機(jī)構(gòu)；8.輪腿機(jī)構(gòu)；9.車體；10.伺服電機(jī)板；11.伺服電機(jī)；12.伺服電機(jī)；13.齒輪；14.齒輪；15.齒輪；16.導(dǎo)向件；17.觸點；18.齒條；19.半圓形腿；20.直流電機(jī)；21.導(dǎo)桿；22.支撐板；23.連接片。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明的新型輪腿式越障平臺，其特征在于驅(qū)動機(jī)構(gòu)1與輪腿機(jī)構(gòu)5、驅(qū)動機(jī)構(gòu)2與輪腿機(jī)構(gòu)6、驅(qū)動機(jī)構(gòu)3與輪腿機(jī)構(gòu)7、驅(qū)動機(jī)構(gòu)4與輪腿機(jī)構(gòu)8組合對稱分布在車體周圍，可以明顯看出輪腿機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接車體9，每個輪腿機(jī)構(gòu)都由各自的驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動前行。

如圖2所示，是本發(fā)明的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可以看出在伺服電機(jī)板10上，裝有伺服電機(jī)11、伺服電機(jī)12，伺服電機(jī)12驅(qū)動齒輪13，齒輪13與齒輪14相嚙合，齒輪14通過軸承與伺服電機(jī)板10連接。導(dǎo)向件16通過螺栓固定在齒輪14上，驅(qū)動結(jié)構(gòu)就是通過導(dǎo)向件16連接并驅(qū)動輪腿機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)11連接齒輪15，伺服電機(jī)2通過齒輪15帶動輪腿機(jī)構(gòu)的齒條，進(jìn)而調(diào)節(jié)輪腿機(jī)構(gòu)的位置。在伺服電機(jī)板的下端裝有兩個觸點17，它的功能是給輪腿機(jī)構(gòu)中的直流電機(jī)供電。

如圖3所示，是本發(fā)明的輪腿機(jī)構(gòu)，可以看出，一個整圓形的輪子是由兩個半圓形腿19組成的，在輪子中間裝有支撐板22，支撐板22上裝有齒條18與導(dǎo)桿21，兩者是與驅(qū)動機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向件16配合，導(dǎo)桿21起到了導(dǎo)向的作用。在支撐板下端裝有直流電機(jī)20，直流電機(jī)20驅(qū)動連接片23，連接片23與其中一個半圓形腿19通過螺栓連接。當(dāng)直流電機(jī)20通電時，直流電機(jī)20通過連接片23將輪子折疊為半圓形腿。

本發(fā)明有兩種模式，分別為圖4與圖5，如圖4所示，當(dāng)平臺處在平整路面上，輪腿機(jī)構(gòu)是在初始狀態(tài)下，兩個半圓形腿組成一個整圓形的輪子，這種狀態(tài)下，平臺移動速度快，具有較高的機(jī)動性；如圖5所示，當(dāng)平臺處在復(fù)雜地形中，需要越障時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的伺服電機(jī)11會通過齒輪15帶動齒條18，使整個輪子相對車體向下移動，使驅(qū)動軸心移至輪子邊緣，此時直流電機(jī)20碰到觸點17通電，將輪子折疊為一個半圓形腿，實現(xiàn)輪式到腿式的變換，這種狀態(tài)下，平臺通過半圓形腿的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行運動，具有一定的越障能力。

本發(fā)明通過來回切換輪式與腿式工作模式，實現(xiàn)了平臺在平整地面與復(fù)雜地形下的高效穩(wěn)定運行，結(jié)合了半圓形腿與輪式兩者的優(yōu)點，大大加強(qiáng)了移動平臺的適用性。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是一種新型的輪腿式越障平臺。包括有四個驅(qū)動機(jī)構(gòu)、四個輪腿機(jī)構(gòu)和車體，輪腿機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)組合對稱分布在車體周圍，輪腿機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接車體；驅(qū)動機(jī)構(gòu)由兩臺伺服電機(jī)與齒輪組成，一臺伺服電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動輪腿機(jī)構(gòu)前行，另一臺伺服電機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輪腿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動軸心；輪腿機(jī)構(gòu)由兩個半圓形腿、一個齒條與一個直流電機(jī)組成，初始狀態(tài)下，兩個半圓形腿組成一個整圓形的輪子；本發(fā)明有兩個模式，在輪式情況下，由伺服電機(jī)驅(qū)動輪子前行，在腿式情況下，先由伺服電機(jī)調(diào)節(jié)輪腿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動軸心，當(dāng)直流電機(jī)接通后使輪子折疊為一個半圓形腿，再由伺服電機(jī)驅(qū)動半圓形腿前行。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，充分結(jié)合了輪式與腿式的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：寧萌;薛必倫;周景文;王垚;李思奇;張秋菊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.24
技術(shù)公布日：2017.09.12