專利名稱：一種輪腿機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輪腿兩用式機(jī)器人，屬機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
腿式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是不僅能在平坦地面上行走而且可以在崎嶇地面上步行，可跨越溝壑，上下臺(tái)階，還可做無滑動(dòng)的完整和單向運(yùn)動(dòng)，并為其上的傳感器提供穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平臺(tái)，因此具有廣泛的適用性，但其存在缺點(diǎn)，即較難實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定步態(tài)規(guī)劃和穩(wěn)定平衡控制， 運(yùn)動(dòng)速度與能量的利用效率較低，另外，腿式機(jī)器人一般較重，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。輪式機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)是，自動(dòng)操作簡單，動(dòng)作穩(wěn)定，特別適合在平坦的地面上運(yùn)動(dòng)，有更大的運(yùn)動(dòng)速度和能量利用效率，是目前廣泛使用的一類機(jī)器人。但是與腿式機(jī)器人相比，其對(duì)地形的適應(yīng)性較差，很少可以跨越高度和爬樓梯。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，為解決復(fù)雜的路面行走問題，設(shè)計(jì)了方便、快速的輪腿變換的機(jī)器人，集成了輪式機(jī)器人和腿式機(jī)器人各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，也彌補(bǔ)了輪式機(jī)器人和腿式機(jī)器人各自的缺點(diǎn)，具有各取所長，相互彌補(bǔ)的特點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?00810056851. 2的專利公布了一種輪足兩用式移動(dòng)機(jī)器人，該機(jī)器人采用輪腿結(jié)合運(yùn)動(dòng)模式，包括機(jī)架，機(jī)架兩側(cè)對(duì)稱安裝有四條結(jié)構(gòu)相同的具有輪、足兩用功能的腿，每條腿包括大腿和小腿，大腿的兩端位于大腿內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝配有兩個(gè)大輪，位于機(jī)器人內(nèi)部的大輪通過傳動(dòng)軸連接，傳動(dòng)軸與動(dòng)力源連接，每條腿上位于機(jī)器人外部的大輪上轉(zhuǎn)動(dòng)裝配有小腿，小腿的末端轉(zhuǎn)動(dòng)裝配有小輪， 小輪上設(shè)置有用于控制小輪從動(dòng)或止轉(zhuǎn)的電磁抱間，該機(jī)器人通過傳動(dòng)軸上的離合器進(jìn)行輪腿模式切換，上述大輪和小輪均繞腿徑向延伸的各自對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在切換為腿式工作時(shí)，大腿與機(jī)架保持一定角度，然后小腿繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走，這種行走方式在光滑的路面容易發(fā)生打滑，而且為了防止小輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，還得安裝控制小輪止轉(zhuǎn)的電磁抱閘，增加了機(jī)器人的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種輪腿機(jī)器人，用以解決輪腿機(jī)器人在切換為腿式工作時(shí)容易發(fā)生打滑的問題。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種輪腿機(jī)器人，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有四條結(jié)構(gòu)相同的具有輪、足兩用功能的腿，每條腿包括大腿和繞大腿徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的小腿，小腿的末端設(shè)置有輪子，所述小腿上連接有用于驅(qū)動(dòng)小腿前后擺動(dòng)的小腿驅(qū)動(dòng)裝置，所述輪子上固定有用于驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)，所述直流電機(jī)通過固定在沿小腿徑向延伸的轉(zhuǎn)軸連接有用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪驅(qū)動(dòng)裝置，且電機(jī)的傳動(dòng)軸始終與轉(zhuǎn)軸處于垂直狀態(tài)。所述機(jī)架包括位于上層的背部板和下層的腹部板，所述背部板通過連接桿與腹部板固定連接，所述大腿轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在背部板上。所述大腿連接有用于驅(qū)動(dòng)大腿水平轉(zhuǎn)動(dòng)的大腿驅(qū)動(dòng)裝置，所述大腿驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在機(jī)架上的大腿舵機(jī)，所述大腿與大腿舵機(jī)的輸出軸固定連接。[0008]所述小腿驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在所述大腿上的小腿舵機(jī)，小腿舵機(jī)的輸出軸通過小腿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與小腿鉸接。所述輪驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在小腿上的輪舵機(jī)，輪舵機(jī)的輸出軸通過輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與直流電機(jī)連接。所述大腿舵機(jī)、小腿舵機(jī)、輪舵機(jī)均通過無線接收端與控制器連 接。采用上述結(jié)構(gòu)的輪腿機(jī)器人，輪子上固定有用于驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)，依靠設(shè)置在小腿上的輪舵機(jī)帶動(dòng)直流電機(jī)和輪子繞沿小腿徑向延伸的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)至水平狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人的輪式行走；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直狀態(tài)時(shí)，依靠大腿舵機(jī)帶動(dòng)大腿上下擺動(dòng)和小腿舵機(jī)帶動(dòng)小腿前后擺動(dòng)，共同實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人的腿式行走。在機(jī)器人處于腿式行走過程中，機(jī)器人的每條輪腿實(shí)現(xiàn)了水平和垂直運(yùn)動(dòng)，即使在光滑的路面也不會(huì)產(chǎn)生打滑，而且該機(jī)器人操作簡單方便，運(yùn)動(dòng)動(dòng)作穩(wěn)定。

圖1為本實(shí)用新型輪腿機(jī)器人實(shí)施例的主視圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為圖1的俯視圖；圖4為圖1的斜視圖；圖5為本實(shí)用新型輪腿機(jī)器人的輪腿結(jié)構(gòu)主視圖；圖6為圖5的左視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-6所示，本實(shí)用新型一種輪腿機(jī)器人，包括機(jī)架，機(jī)架包括位于上層的背部板7和下層的腹部板4，所述背部板7通過連接桿與腹部板4固定連接，腹部板4上設(shè)置有四條結(jié)構(gòu)相同的具有輪、足兩用功能的腿，每條腿包括轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在背部板7上的大腿12和繞大腿12徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的小腿8。所述大腿12上連接有用于驅(qū)動(dòng)大腿12沿水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)的大腿驅(qū)動(dòng)裝置，該大腿驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在背部板7上的大腿舵機(jī)6，大腿舵機(jī)6的輸出軸與大腿12固定連接。所述小腿8上連接有用于驅(qū)動(dòng)小腿8前后擺動(dòng)的小腿驅(qū)動(dòng)裝置，該小腿驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在大腿12上的小腿舵機(jī)5，小腿舵機(jī)5的輸出軸通過小腿曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3與小腿8轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述小腿8的末端設(shè)置有輪子1，輪子1上連接有用于驅(qū)動(dòng)輪子1轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)2，該直流電機(jī)2通過固定在沿小腿8徑向延伸的轉(zhuǎn)軸11連接有用于控制直流電機(jī)2繞轉(zhuǎn)軸11轉(zhuǎn)動(dòng)的輪驅(qū)動(dòng)裝置，且直流電機(jī)2的傳動(dòng)軸始終與轉(zhuǎn)軸11處于垂直狀態(tài)，該輪驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在小腿8上的輪舵機(jī)9，輪舵機(jī)9的輸出軸通過輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 10與直流電機(jī)2的殼體鉸接。所述大腿舵機(jī)6、小腿舵機(jī)5和輪舵機(jī)9均與控制器和無線接收端(圖中未顯示)連接，且大腿舵機(jī)6、小腿舵機(jī)5和輪舵機(jī)9的轉(zhuǎn)動(dòng)角度均由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)控制。本實(shí)用新型輪腿機(jī)器人輪式的工作過程如下如圖1所示作為輪腿機(jī)器人的初始狀態(tài)，計(jì)算機(jī)將輪舵機(jī)9的PWM信號(hào)通過無線發(fā)射，輪腿機(jī)器人的接收端接收到PWM信號(hào)后，輪舵機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)且?guī)?dòng)輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)10運(yùn)動(dòng)，使得直流電機(jī)2繞輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)10與直流電機(jī)2之間的轉(zhuǎn)軸11轉(zhuǎn)動(dòng)直至直流電機(jī)2和輪子1處于水平狀態(tài)，四個(gè)直流電機(jī)2和輪子1均達(dá)到水平狀態(tài)。直流電機(jī)2通電帶動(dòng)輪子1轉(zhuǎn)動(dòng)，使得輪腿機(jī)器人具有輪式機(jī)器人的動(dòng)作，直流電機(jī)2的電壓的正反向?qū)崿F(xiàn)輪腿機(jī)器人的前進(jìn)和后退，直流電機(jī)2斷電輪腿機(jī)器人停止。相反，輪腿機(jī)器人的接收端接收到輪舵機(jī)9歸位的計(jì)算機(jī)PWM信號(hào)，輪舵機(jī)9 帶動(dòng)帶動(dòng)輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)10反向運(yùn)動(dòng)，直至直流電機(jī)2和輪子1回到圖1所示的狀態(tài)。 本實(shí)用新型輪腿機(jī)器人腿式的工作過程如下如圖1所示作為輪腿機(jī)器人的初始狀態(tài)，計(jì)算機(jī)將大腿舵機(jī)6的PWM信號(hào)通過無線發(fā)射，輪腿機(jī)器人的接收端接收到PWM信號(hào)后，大腿舵機(jī)6帶動(dòng)大腿12沿水平方向運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)將小腿舵機(jī)5的PWM信號(hào)通過無線發(fā)射，輪腿機(jī)器人的接收端接收到PWM信號(hào)后，小腿舵機(jī)5帶動(dòng)小腿8繞小腿8 與大腿12之間的轉(zhuǎn)軸前后擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同步態(tài)的行走，對(duì)于圖3的俯視圖的左前腿向前邁一步，其步長與大腿舵機(jī)5接受到的PWM信號(hào)有關(guān)，隨后右后腿向前邁一步、右前腿向前邁一步、左后腿向前邁一步，依次循環(huán)實(shí)現(xiàn)輪腿機(jī)器人的前進(jìn)腿式動(dòng)作，輪腿機(jī)器人反向的腿式動(dòng)作即右后腿向后退一步、左前腿向后退一步、左后腿向后退一步、右前腿向后退一步， 依次循環(huán)實(shí)現(xiàn)輪腿機(jī)器人的后退腿式動(dòng)作。背部板7和腹部板4將四只腿有效地連接在一起，起到機(jī)架的作用。
權(quán)利要求1.一種輪腿機(jī)器人，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有四條結(jié)構(gòu)相同的具有輪、足兩用功能的腿，每條腿包括大腿和繞大腿徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的小腿，小腿的末端設(shè)置有輪子，其特征在于所述小腿上連接有用于驅(qū)動(dòng)小腿前后擺動(dòng)的小腿驅(qū)動(dòng)裝置，所述輪子上固定有用于驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)，所述直流電機(jī)通過固定在沿小腿徑向延伸的轉(zhuǎn)軸連接有用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪驅(qū)動(dòng)裝置，且電機(jī)的傳動(dòng)軸始終與轉(zhuǎn)軸處于垂直狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪腿機(jī)器人，其特征在于所述機(jī)架包括位于上層的背部板和下層的腹部板，所述背部板通過連接桿與腹部板固定連接，所述大腿轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在背部板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輪腿機(jī)器人，其特征在于所述大腿連接有用于驅(qū)動(dòng)大腿水平轉(zhuǎn)動(dòng)的大腿驅(qū)動(dòng)裝置，所述大腿驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在機(jī)架上的大腿舵機(jī)，所述大腿與大腿舵機(jī)的輸出軸固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪腿機(jī)器人，其特征在于所述小腿驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在所述大腿上的小腿舵機(jī)，小腿舵機(jī)的輸出軸通過小腿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與小腿鉸接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪腿機(jī)器人，其特征在于所述輪驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在小腿上的輪舵機(jī)，輪舵機(jī)的輸出軸通過輪曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與直流電機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輪腿機(jī)器人，其特征在于所述大腿舵機(jī)、小腿舵機(jī)、輪舵機(jī)均通過無線接收端與控制器連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種輪腿機(jī)器人，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有四條結(jié)構(gòu)相同的具有輪、足兩用功能的腿，每條腿包括大腿和繞大腿徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的小腿，小腿的末端設(shè)置有輪子，所述小腿上連接有用于驅(qū)動(dòng)小腿前后擺動(dòng)的小腿驅(qū)動(dòng)裝置，所述輪子上固定有用于驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)，所述直流電機(jī)通過固定在沿小腿徑向延伸的轉(zhuǎn)軸連接有用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輪驅(qū)動(dòng)裝置，且電機(jī)的傳動(dòng)軸始終與轉(zhuǎn)軸處于垂直狀態(tài)。該機(jī)器人依靠大腿舵機(jī)帶動(dòng)大腿上下擺動(dòng)和小腿舵機(jī)帶動(dòng)小腿前后擺動(dòng)，共同實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人的腿式行走，即使在光滑的路面也不會(huì)產(chǎn)生打滑，而且該機(jī)器人操作簡單方便，運(yùn)動(dòng)動(dòng)作穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B62D57/028GK202006842SQ20112010390
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月11日
發(fā)明者付三玲, 張伏, 張國英, 張青建, 徐銳良, 毛鵬軍, 王俊, 胡兵, 邱兆美, 閆靜輝, 陳真淮 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)