一種可輪式運動的人形機器人及工作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，具體涉及一種可輪式運動的人形機器人及工作方法?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]目前，機器人已被廣泛地研究，而其運動方式為主要研究內(nèi)容。機器人采用單一的輪式運動方式，其無法適應(yīng)不規(guī)則地面；采用足式的單一運動方式，其無法快速移動，故出現(xiàn)了輪腿式機器人。但現(xiàn)有的輪腿式機器人還存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高和變形切換運動方式難等缺點。因此，在機器人技術(shù)領(lǐng)域，當前需迫切解決的一個技術(shù)問題是能夠設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好且可靈活切換的輪腿變形機器人。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種可輪式運動的人形機器人及工作方法，解決現(xiàn)有機器人單一運動模式的缺陷的問題。
[0004]為了達到上述目的，一種可輪式運動的人形機器人包括安裝板，安裝板上固定有兩個機械足，兩個機械足鏡像對稱；
[0005]所述機械足包括固定在安裝板上的第三U型連接件，第三U型連接件通過矩形連接件連接第二 U型連接件，第二 U型連接件通過第一 U型連接件連接腳底板；
[0006]所述第三U型連接件內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第三U型連接件做俯仰運動的第一舵機，第二 U型連接件內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第二 U型連接件做俯仰運動的第二舵機，矩形連接件外側(cè)設(shè)驅(qū)動輪置有和從動輪，驅(qū)動輪通過電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，第一 U型連接件內(nèi)設(shè)置有能夠帶動腳底板擺動的第三舵機。
[0007]所述第二 U型連接件與第一 U型連接件縱向垂直設(shè)置。
[0008]所述腳底板上設(shè)置有有用于固定第三舵機的第一舵機支架，矩形連接件的兩端分別固定有用于固定第二舵機和第一舵機的第二舵機支架和第三舵機支架。
[0009]所述第一 U型連接件通過杯式軸承鉸接在第一舵機支架上，第二 U型連接件和第三U型連接均通過杯式軸承分別鉸接在第二舵機支架和第三舵機支架上。
[0010]所述第一舵機、第二舵機和第三舵機均通過舵盤分別與第三U型連接件、第二 U型連接件和第一 U型連接件連接。
[0011]所述從動輪通過法蘭直線軸承固定在矩形連接件上。
[0012]—種可輪式運動的人形機器人的工作方法，采用足式運動時，兩個機械足的第一舵機和第二舵機分別控制矩形連接件和第二 U型連接件前后擺動，完成前進后退動作，第三舵機控制腳底板左右擺動，兩個機械足交替工作，完成向前邁步移動的動作；
[0013]采用輪式運動時，兩個機械足的第一舵機控制第三U型連接件順時針旋轉(zhuǎn)90度，第二舵機控制第二 U型連接件逆時針旋轉(zhuǎn)90度，保持固定，使驅(qū)動輪和從動輪與地面接觸，電機控制驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，向前運動。
[0014]當輪式運動變?yōu)樽闶竭\動時，兩個機械足的第二U型連接件順時針旋轉(zhuǎn)90度，使腳底板與地面接觸，第一舵機控制第三U型連接件逆時針旋轉(zhuǎn)90度，使安裝板與地面接觸；然后第一舵機控制矩形連接件逆時針旋轉(zhuǎn)180度，第二舵機控制第二 U型連接件逆時針旋轉(zhuǎn)180度，完成前滾翻；最后第二舵機控制矩形連接件順時針旋轉(zhuǎn)90度，第一舵機控制第三U型連接件順時針旋轉(zhuǎn)90度使機器人直立。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠直立采用機械足行走，也能夠通過兩個舵機帶動，使安裝板和腳底板抬起，驅(qū)動輪和從動輪與地面接觸，變成輪式行走，本發(fā)明能夠進行人車互換，根據(jù)不同環(huán)境選擇不同的運動方式，提高了環(huán)境適應(yīng)力和工作效率，當采用足式運動時，可變形為人形機器人，當路面平整時，采用輪結(jié)構(gòu)進行行走，本發(fā)明具有體積小，能耗低，活動的盲區(qū)小，靈活穩(wěn)定等優(yōu)點，整個結(jié)構(gòu)簡單合理，易于實現(xiàn)變形，能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的場合。
【【附圖說明】】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明足式運動的示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明輪式運動的示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明足式向輪式切換過程的第一示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明足式向輪式切換過程的第二示意圖。
【【具體實施方式】】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0022]參見圖1至圖5，本發(fā)明包括安裝板8，安裝板8上固定有兩個機械足，兩個機械足鏡像對稱；機械足包括固定在安裝板8上的第三U型連接件2-3，第三U型連接件2-3通過矩形連接件4連接第二 U型連接件2-2，第二 U型連接件2-2通過第一 U型連接件2-1連接腳底板12，第二 U型連接件2-2與第一 U型連接件2-1縱向垂直設(shè)置，腳底板12上設(shè)置有舵機支架1，第一 U型連接件2-1通過杯式軸承6鉸接在用于固定第三舵機9-3的第一舵機支架1-1上，矩形連接件4的兩端分別固定有用于固定第二舵機9-2和第一舵機9-1的第二舵機支架1-2和第三舵機支架1-3，第二 U型連接件2-2和第三U型連接件2-3均通過杯式軸承6分別鉸接在第二舵機支架1-2和第三舵機支架1-3上，第一舵機9-1、第二舵機9-2和第三舵機9-3均通過舵盤7分別與第三U型連接件2-3、第二 U型連接件2-2和第一U型連接件2-1連接。
[0023]第三U型連接件2-3內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第三U型連接件2-3做俯仰運動的第一舵機9-1，第二 U型連接件2-2內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第二 U型連接件2-2做俯仰運動的第二舵機9-2，矩形連接件4外側(cè)設(shè)驅(qū)動輪10置有和從動輪11，驅(qū)動輪10通過電機5驅(qū)動轉(zhuǎn)動，第一U型連接件2-1內(nèi)設(shè)置有能夠帶動腳底板12擺動的第三舵機9-3，從動輪11通過法蘭直線軸承3固定在矩形連接件4上。
[0024]采用足式運動時，兩個機械足的第一舵機9-1和第二舵機9-2分別控制矩形連接件4和第二 U型連接件2-2前后擺動，完成前進后退動作，第三舵機9-3控制腳底板12左右擺動，兩個機械足交替工作，完成向前邁步移動的動作；
[0025]采用輪式運動時，兩個機械足的第一舵機9-1控制第三U型連接件2-3順時針旋轉(zhuǎn)90度，第二舵機9-2控制第二 U型連接件2-2逆時針旋轉(zhuǎn)90度，保持固定，使驅(qū)動輪10和從動輪11與地面接觸，電機5控制驅(qū)動輪10轉(zhuǎn)動，向前運動。
[0026]當輪式運動變?yōu)樽闶竭\動時，兩個機械足的第二 U型連接件2-2順時針旋轉(zhuǎn)90度，使腳底板12與地面接觸，第一舵機9-1控制第三U型連接件2-3逆時針旋轉(zhuǎn)90度，使安裝板8與地面接觸；然后第一舵機9-1控制矩形連接件4逆時針旋轉(zhuǎn)180度，第二舵機9-2控制第二 U型連接件2-2逆時針旋轉(zhuǎn)180度，完成前滾翻；最后第二舵機9-2控制矩形連接件4順時針旋轉(zhuǎn)90度，第一舵機9-1控制第三U型連接件2-3順時針旋轉(zhuǎn)90度使機器人直立。
[0027]本發(fā)明的能夠根據(jù)地面環(huán)境要求，可以自主進行人車變形，在平整的環(huán)境中運動時，可以變形為車形，采用輪式移動方式，提高運行速度；在不規(guī)則地面或復(fù)雜環(huán)境運動時，可以變形為人形，采用足式移動方式，靈活穩(wěn)定。整個切換運動方式的變形過程不需要手動操作，具有靈活性和穩(wěn)定性較好的優(yōu)點，具有廣泛應(yīng)用的前景。
【主權(quán)項】
1.一種可輪式運動的人形機器人，其特征在于:包括安裝板(8)，安裝板(8)上固定有兩個機械足，兩個機械足鏡像對稱； 所述機械足包括固定在安裝板(8)上的第三U型連接件(2-3)，第三U型連接件(2-3)通過矩形連接件(4)連接第二 U型連接件(2-2)，第二 U型連接件(2-2)通過第一 U型連接件(2-1)連接腳底板(12); 所述第三U型連接件(2-3)內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第三U型連接件(2-3)做俯仰運動的第一舵機(9-1)，第二 U型連接件(2-2)內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第二 U型連接件(2-2)做俯仰運動的第二舵機(9-2)，矩形連接件(4)外側(cè)設(shè)驅(qū)動輪(10)置有和從動輪(11)，驅(qū)動輪(10)通過電機(5)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，第一 U型連接件(2-1)內(nèi)設(shè)置有能夠帶動腳底板(12)擺動的第三舵機(9-3) ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輪式運動的人形機器人，其特征在于:所述第二U型連接件(2-2)與第一 U型連接件(2-1)縱向垂直設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輪式運動的人形機器人，其特征在于:所述腳底板(12)上設(shè)置有用于固定第三舵機(9-3)的第一舵機支架(1-1)，矩形連接件(4)的兩端分別固定有用于固定第二舵機(9-2)和第一舵機(9-1)的第二舵機支架(1-2)和第三舵機支架(1-3)ο4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可輪式運動的人形機器人，其特征在于:所述第一U型連接件(2-1)通過杯式軸承(6)鉸接在第一舵機支架(1-1)上，第二 U型連接件(2-2)和第三U型連接件(2-3)均通過杯式軸承(6)分別鉸接在第二舵機支架(1-2)和第三舵機支架(1-3)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輪式運動的人形機器人，其特征在于:所述第一舵機(9-1)、第二舵機(9-2)和第三舵機(9-3)均通過舵盤(7)分別與第三U型連接件(2_3)、第二U型連接件(2-2)和第一 U型連接件(2-1)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輪式運動的人形機器人，其特征在于:所述從動輪(11)通過法蘭直線軸承(3)固定在矩形連接件(4)上。7.權(quán)利要求1所述的一種可輪式運動的人形機器人的工作方法，其特征在于:采用足式運動時，兩個機械足的第一舵機(9-1)和第二舵機(9-2)分別控制矩形連接件(4)和第二U型連接件(2-2)前后擺動，完成前進后退動作，第三舵機(9-3)控制腳底板(12)左右擺動，兩個機械足交替工作，完成向前邁步移動的動作； 采用輪式運動時，兩個機械足的第一舵機(9-1)控制第三U型連接件(2-3)順時針旋轉(zhuǎn)90度，第二舵機(9-2)控制第二 U型連接件(2-2)逆時針旋轉(zhuǎn)90度，保持固定，使驅(qū)動輪(10)和從動輪(11)與地面接觸，電機(5)控制驅(qū)動輪(10)轉(zhuǎn)動，向前運動。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可輪式運動的人形機器人的工作方法，其特征在于:當輪式運動變?yōu)樽闶竭\動時，兩個機械足的第二 U型連接件(2-2)順時針旋轉(zhuǎn)90度，使腳底板(12)與地面接觸，第一舵機(9-1)控制第三U型連接件(2-3)逆時針旋轉(zhuǎn)90度，使安裝板(8)與地面接觸；然后第一舵機(9-1)控制矩形連接件(4)逆時針旋轉(zhuǎn)180度，第二舵機(9-2)控制第二 U型連接件(2-2)逆時針旋轉(zhuǎn)180度，完成前滾翻；最后第二舵機(9-2)控制矩形連接件(4)順時針旋轉(zhuǎn)90度，第一舵機(9-1)控制第三U型連接件(2-3)順時針旋轉(zhuǎn)90度使機器人直立。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可輪式運動的人形機器人及工作方法，包括安裝板，安裝板上固定有兩個機械足，兩個機械足鏡像對稱；第三U型連接件內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第三U型連接件做俯仰運動的第一舵機，第二U型連接件內(nèi)設(shè)置有能夠驅(qū)動第二U型連接件做俯仰運動的第二舵機，矩形連接件外側(cè)設(shè)驅(qū)動輪置有和從動輪，驅(qū)動輪通過電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，第一U型連接件內(nèi)設(shè)置有能夠帶動腳底板擺動的第三舵機，本發(fā)明能夠直立采用機械足行走，也能夠通過兩個舵機帶動，使安裝板和腳底板抬起，驅(qū)動輪和從動輪與地面接觸，變成輪式行走，本發(fā)明能夠進行人車互換，根據(jù)不同環(huán)境選擇不同的運動方式，提高了環(huán)境適應(yīng)力和工作效率。
【IPC分類】B62D57/032
【公開號】CN105059420
【申請?zhí)枴緾N201510443721
【發(fā)明人】王雄, 楊旭博
【申請人】榆林學(xué)院
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月24日