一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多足機(jī)器人的機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，具體的涉及了半圓腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)、輪式機(jī)器人輪結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]常見(jiàn)的機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)主要有輪式和多自由度足式兩種，輪式的機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)速度快、效率高、易于控制的優(yōu)點(diǎn)，然而輪式的機(jī)器人所可以通過(guò)的地面必須是連續(xù)的，但是自然環(huán)境下很多地面的可通過(guò)區(qū)域是離散非連續(xù)的，而多自由度足式機(jī)器人針對(duì)地面環(huán)境對(duì)落足點(diǎn)的規(guī)劃使其能夠通過(guò)離散非連續(xù)的崎嶇地面，但是在其規(guī)劃落腳點(diǎn)的同時(shí)也降低了機(jī)器人的行走速度，對(duì)于速度要求比較高的場(chǎng)合，顯然多自由度足式機(jī)器人不適用。為了增強(qiáng)機(jī)器人適應(yīng)各種環(huán)境的能力，許多新型的機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)被提出，最典型的例子是1999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(jì)的一款新型的，具有六個(gè)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(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)速度快、效率高、易于控制的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠順利通過(guò)大部分自然界的離散非連續(xù)的地形。
[0003]通過(guò)上面的分析可知，半圓形腿式機(jī)器人較其他腿式機(jī)器人在復(fù)雜地形比如碎石、草地、沙地等地表行走更具有優(yōu)勢(shì)，但是在平整硬質(zhì)地表行走時(shí)震蕩，不如輪式機(jī)器人行走方便，基于此，本發(fā)明提出一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D1，當(dāng)動(dòng)力提供裝置(2)剎車時(shí)，此時(shí)行走輪(I)以機(jī)器人動(dòng)力輸出軸為軸心旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)以機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)為軸心的偏心輪，偏心輪的旋轉(zhuǎn)促使了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)機(jī)器人動(dòng)力輸出軸剎車時(shí)即支撐架(3)相對(duì)于機(jī)器人固定，動(dòng)力提供裝置(2)為行走輪(I)提供動(dòng)力，這時(shí)的機(jī)器人通過(guò)行走輪(I)的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)。通過(guò)切換機(jī)器人腿的工作模式，可實(shí)現(xiàn)在平整硬質(zhì)地表和復(fù)雜地形持續(xù)穩(wěn)定工作，充分利用半圓腿式和輪式的優(yōu)點(diǎn)，相互間取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到機(jī)器人行走時(shí)的最佳狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針提出一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，目的是提供一種可在平整硬質(zhì)地表和復(fù)雜地形持續(xù)穩(wěn)定工作的機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案，參照?qǐng)D1，一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括行走輪(I)、動(dòng)力提供裝置(2)、支撐架(3);行走輪(I)通過(guò)動(dòng)力提供裝置輸出軸(4)與動(dòng)力提供裝置(2)連接;動(dòng)力提供裝置輸出軸(4)設(shè)置在動(dòng)力提供裝置(2)的一端;動(dòng)力提供裝置(2)與支撐架(3)連接。
[0006]所述行走輪(I)通過(guò)動(dòng)力輸出裝置(2)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)或剎車;所述支撐架(3)上端連接機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)，被驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)或剎車。
[0007]所述的動(dòng)力輸出裝置(2)由電機(jī)、齒輪箱、編碼器組成，電機(jī)、齒輪箱、編碼器依次連接進(jìn)行動(dòng)力輸出。
[0008]本發(fā)明的有益效果如下:
[0009]通過(guò)切換機(jī)器人腿是處于平整硬質(zhì)地表和復(fù)雜地形而采取的工作模式，可實(shí)現(xiàn)在平整硬質(zhì)地表和復(fù)雜地形持續(xù)穩(wěn)定工作，充分利用半圓腿式和輪式的優(yōu)點(diǎn)，相互間取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到機(jī)器人行走時(shí)的最佳狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0011 ]圖2是一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)的爆炸視圖。
[0012]圖3是六足機(jī)器人適合復(fù)雜地形行走時(shí)的示意圖。
[0013]圖4是六足機(jī)器人適合平整硬質(zhì)地表前進(jìn)的示意圖。
[0014]圖中:1、行走輪，2、動(dòng)力提供裝置，3、支撐架，4、動(dòng)力提供裝置輸出軸，5、六足機(jī)器人主體，6、機(jī)器人動(dòng)力輸出軸。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括行走輪(I)、動(dòng)力提供裝置(2)、支撐架(3)，其中:行走輪(I)，與所述的動(dòng)力提供裝置(2)的輸出軸連接;動(dòng)力提供裝置(2)，與所述的支撐架(3)連接。
[0017]所述的行走輪(I)通過(guò)動(dòng)力輸出裝置(2)驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)或剎，所述的支撐架(3)上端連接機(jī)器人的動(dòng)力輸出軸，能夠被驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)或剎車。
[0018]為了更加清晰和形象了解本發(fā)明，以六足機(jī)器人為例，對(duì)兩種模式應(yīng)用于機(jī)器人進(jìn)行說(shuō)明，參照?qǐng)D3和圖4:
[0019]參照?qǐng)D3，六足機(jī)器人在復(fù)雜地形行走時(shí)，動(dòng)力提供裝置(2)進(jìn)行剎車控制，行走輪(I)以機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)以機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)為軸心的偏心輪，偏心輪的旋轉(zhuǎn)促使了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng);參照?qǐng)D4，當(dāng)機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)剎車即支撐架(3)相對(duì)于機(jī)器人主體(5)固定，動(dòng)力提供裝置(2)為行走輪(I)提供動(dòng)力，此時(shí)機(jī)器人通過(guò)行走輪(I)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。通過(guò)切換機(jī)器人腿的工作模式，實(shí)現(xiàn)在平整硬質(zhì)地表和復(fù)雜地形持續(xù)穩(wěn)定工作，充分利用半圓腿式和輪式的優(yōu)點(diǎn)，相互間取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到機(jī)器人行走時(shí)的最佳狀態(tài)。
[0020]最后要說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案，因此盡管本說(shuō)明書參照上述實(shí)施例已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，而一切不脫離發(fā)明精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于:該結(jié)構(gòu)包括行走輪(I)、動(dòng)力提供裝置(2)、支撐架(3);行走輪(I)通過(guò)動(dòng)力提供裝置輸出軸(4)與動(dòng)力提供裝置(2)連接;動(dòng)力提供裝置輸出軸(4)設(shè)置在動(dòng)力提供裝置(2)的一端;動(dòng)力提供裝置(2)與支撐架(3)連接； 所述行走輪(I)通過(guò)動(dòng)力輸出裝置(2)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)或剎車;所述支撐架(3)上端連接機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)，被驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)或剎車。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的動(dòng)力輸出裝置(2)由電機(jī)、齒輪箱、編碼器組成，電機(jī)、齒輪箱、編碼器依次連接進(jìn)行動(dòng)力輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其特征在于:六足機(jī)器人在復(fù)雜地形行走時(shí)，動(dòng)力提供裝置(2)進(jìn)行剎車控制，行走輪(I)以機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)以機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)為軸心的偏心輪，偏心輪的旋轉(zhuǎn)促使了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)機(jī)器人動(dòng)力輸出軸(6)剎車即支撐架(3)相對(duì)于機(jī)器人主體(5)固定，動(dòng)力提供裝置(2)為行走輪(I)提供動(dòng)力，此時(shí)機(jī)器人通過(guò)行走輪(I)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。通過(guò)切換機(jī)器人腿的工作模式，實(shí)現(xiàn)在平整硬質(zhì)地表和復(fù)雜地形持續(xù)穩(wěn)定工作，充分利用半圓腿式和輪式的優(yōu)點(diǎn)，相互間取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到機(jī)器人行走時(shí)的最佳狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可兩用的輪腿式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括行走輪、動(dòng)力提供裝置、支撐架。本發(fā)明的機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)即可當(dāng)偏心輪腿使用，亦可當(dāng)輪子使用，也可以兩者結(jié)合使用，可根據(jù)不同的地形選擇何種模式。偏心輪較傳統(tǒng)的輪子和多足機(jī)器人更適合于復(fù)雜地形比如碎石、草地、沙地等地表的行走，越障能力強(qiáng)，可以輕松跨越略低于機(jī)身高度的障礙物；輪子在平整硬質(zhì)地表行走相比于偏心輪更節(jié)約能量且能夠避免偏心輪行走帶來(lái)的劇烈震蕩，保證行走的穩(wěn)定性和速度，將兩者結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在平整硬質(zhì)地表和復(fù)雜地形持續(xù)穩(wěn)定工作。
【IPC分類】B62D57/028
【公開(kāi)號(hào)】CN105539626
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510977426
【發(fā)明人】朱曉慶, 李 誠(chéng), 阮曉鋼, 林佳, 陳志剛, 肖堯, 柴潔, 陳巖, 伊朝陽(yáng), 劉冰
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日