專利名稱：拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人行走移動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
行走機(jī)構(gòu)對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人就像人的雙腿一樣，擔(dān)負(fù)著重要的運(yùn)動(dòng)功能。行走機(jī)構(gòu)的靈活性，高效性，穩(wěn)定性對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。特別是在崎嶇的路面環(huán)境下，機(jī)器人需要越過(guò)碎石堆，大石塊，跨過(guò)壕溝，爬上陡坡等，并且在狹窄的空間需要能夠?qū)崿F(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎返回，甚至要求機(jī)器人能隨時(shí)朝任意方向行駛等，這對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)提出的很高的要求。傳統(tǒng)的輪式機(jī)器人無(wú)法滿足以上的越野要求，而腿式機(jī)器人雖然能滿足要求，但是其穩(wěn)定性較差，且效率低下，也不合適。輪腿結(jié)合式的移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠結(jié)合輪式和腿式的優(yōu)點(diǎn)，靈活，高效，穩(wěn)定，因此，面向崎嶇路面的移動(dòng)機(jī)器人一般都采用輪腿結(jié)合式的行走機(jī)構(gòu)，特別是在月球車，火星車等領(lǐng)域，這種結(jié)構(gòu)尤其普遍。輪腿結(jié)合式行走機(jī)構(gòu)按照輪子數(shù)量一般有六輪和四輪兩種，按照腿的運(yùn)動(dòng)模式又可以分成主動(dòng)式和被動(dòng)式。其中，四輪結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，耗能少，姿態(tài)調(diào)整方便，但其穩(wěn)定性較差，靈活性和越障能力較弱。六輪結(jié)構(gòu)具有三軸特性，越野能力和穩(wěn)定性都較強(qiáng)，但重量較大，耗能高。主動(dòng)腿式結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)處安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因此結(jié)構(gòu)靈活，越野能力也較強(qiáng)，但是由于電機(jī)較多，耗能大，效率不高。被動(dòng)腿式結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)處采用軸承支撐，無(wú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其擺動(dòng)依靠輪子運(yùn)動(dòng)在崎嶇路面的位置高低來(lái)被動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)能耗，效率高。綜上所述，六輪被動(dòng)式結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性好，靈活性好，越障能力強(qiáng)，效率高等優(yōu)點(diǎn)，其重量大的缺點(diǎn)也可以由其效率高的優(yōu)點(diǎn)帶來(lái)的可以攜帶較小的電池這一點(diǎn)得到彌補(bǔ)，因此是一種比較優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的六輪被動(dòng)式結(jié)構(gòu)一般采用齒輪差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)左右腿的上下差速和懸掛，因此重量較大。若能采用簡(jiǎn)單的拉桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)差速和懸掛，則重量可以進(jìn)一步的減輕。本發(fā)明就是采用的這種結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN200810030902. 4，名稱主被動(dòng)結(jié)合的搖臂式菱形月球車系統(tǒng)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN200810030515.0，名稱被動(dòng)搖臂式菱形四輪月 球車移動(dòng)系統(tǒng)，以及中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN200810030900. 5，名稱路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，這三個(gè)專利采用四輪菱形搖臂式懸掛結(jié)構(gòu)，重量輕，并實(shí)現(xiàn)了越障，越壕溝，原地轉(zhuǎn)彎等功能，但由于沒(méi)有采用左右差速平衡結(jié)構(gòu)，在崎嶇路況下很難實(shí)現(xiàn)左右輪同時(shí)著地，因此穩(wěn)定性較低，效率較低，若左邊或右邊遇到大石則容易出現(xiàn)翻車現(xiàn)象。中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN201120087131.X，名稱一種輪腿式曲柄滑塊六輪月球車，采用六輪結(jié)構(gòu)，采用曲柄滑塊的被動(dòng)腿式結(jié)構(gòu)，效率較高，結(jié)構(gòu)也較穩(wěn)定，但由于曲柄滑塊結(jié)構(gòu)行程限制，越障高度收到限制，又因?yàn)槠洳捎幂喿又鄙现毕碌呐郎绞?，?duì)于叫陡的石塊和坡適應(yīng)性較差。其他專利也提出了一些輪腿結(jié)合的行走機(jī)構(gòu)，但都存在或這或那的缺點(diǎn)，因此在這一領(lǐng)域還需要進(jìn)一步的研究和創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高效、穩(wěn)定的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，包括車架、拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)、左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)，拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)臂組件、左拉桿、右拉桿、左搖臂、右搖臂和若干連接件，旋轉(zhuǎn)臂組件包括中間旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)臂，中間旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與車架連接，旋轉(zhuǎn)臂與中間旋轉(zhuǎn)軸連接，且其兩端分別通過(guò)連接件與左拉桿和右拉桿的一端連接，左拉桿和右拉桿的另一端通過(guò)連接件分別與左搖臂和右搖臂連接，左搖臂和右搖臂分別通過(guò)軸承連接至設(shè)置在車架左右兩側(cè)的左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)。優(yōu)選地，該左、右輪腿系統(tǒng)均包括前腿關(guān)節(jié)、前腿前桿、前腿后桿、后腿關(guān)節(jié)、后腿前桿、后腿后桿、前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)、前輪轉(zhuǎn)臂、前輪驅(qū)動(dòng)臂、前輪、中輪驅(qū)動(dòng)臂、中輪、后腿關(guān)節(jié)、 后腿前桿、后腿后桿、后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)、后輪轉(zhuǎn)臂、后輪驅(qū)動(dòng)臂和后輪，前腿關(guān)節(jié)通過(guò)螺栓與搖臂固連，前腿前桿和前腿后桿通過(guò)螺紋和螺栓與前腿關(guān)節(jié)固連，前腿前桿與前轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)固連，前轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)與前輪轉(zhuǎn)臂固連，前輪轉(zhuǎn)臂與前輪驅(qū)動(dòng)臂固連，前輪驅(qū)動(dòng)臂與前輪連接；前腿后桿的另一端與后腿關(guān)節(jié)固連，后腿關(guān)節(jié)中安裝有軸承，使得后腿可以繞與前腿后桿的連接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，后腿前桿和后腿后桿通過(guò)螺紋和螺栓與后腿關(guān)節(jié)固連，后腿前桿的另一端與中輪驅(qū)動(dòng)臂固連，中輪驅(qū)動(dòng)臂與中輪連接，后輪后桿的另一端與后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)固連，后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)與后輪轉(zhuǎn)臂固連，后輪轉(zhuǎn)臂與后輪驅(qū)動(dòng)臂固連，后輪驅(qū)動(dòng)臂與后輪連接。優(yōu)選地，該旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部設(shè)置有軸承座，該軸承座中設(shè)置有第一旋轉(zhuǎn)臂軸承和第二旋轉(zhuǎn)臂軸承，該第一旋轉(zhuǎn)臂軸承和第二旋轉(zhuǎn)臂軸承同軸支撐中間旋轉(zhuǎn)軸。優(yōu)選地，該前腿關(guān)節(jié)包括前腿關(guān)節(jié)外套27、第一前腿關(guān)節(jié)軸承、第二前腿關(guān)節(jié)軸承、前腿關(guān)節(jié)軸和前腿關(guān)節(jié)軸承蓋，前腿關(guān)節(jié)外套中設(shè)有軸承座，軸承座中安裝第一前腿關(guān)節(jié)軸承，第二前腿關(guān)節(jié)軸承安裝在搖臂的軸承座內(nèi)，第一前腿關(guān)節(jié)軸承和第二前腿關(guān)節(jié)軸承中間穿設(shè)有前腿關(guān)節(jié)軸，前腿關(guān)節(jié)軸的另一端穿設(shè)于車架上軸承座安裝的軸承中，前腿關(guān)節(jié)軸承蓋安裝在前腿關(guān)節(jié)外套的一端。優(yōu)選地，該后腿關(guān)節(jié)包括后腿關(guān)節(jié)外套、后腿關(guān)節(jié)軸和后腿關(guān)節(jié)軸承蓋，后腿關(guān)節(jié)外套內(nèi)設(shè)置有軸承，后腿關(guān)節(jié)軸與后腿關(guān)節(jié)外套內(nèi)的軸承連接，后腿關(guān)節(jié)軸承蓋與后腿關(guān)節(jié)外套連接。優(yōu)選地，該前輪和后輪結(jié)構(gòu)相同，具體包括轉(zhuǎn)臂橫管、轉(zhuǎn)臂豎管、轉(zhuǎn)臂彎頭、轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架、轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速器、驅(qū)動(dòng)臂外套、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)減速器、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)連接法蘭、、接頭和驅(qū)動(dòng)臂端蓋，轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架中安裝有轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速器，轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速和電機(jī)相連，轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架與轉(zhuǎn)臂橫管固連，轉(zhuǎn)臂橫管通過(guò)彎頭與轉(zhuǎn)臂豎管固連，轉(zhuǎn)臂豎管通過(guò)接頭與驅(qū)動(dòng)臂外套固連，驅(qū)動(dòng)臂外套中安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并連接驅(qū)動(dòng)減速器，驅(qū)動(dòng)減速器通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)連接法蘭固連，驅(qū)動(dòng)連接法蘭與的輪轂固連，驅(qū)動(dòng)臂端蓋連接至少是驅(qū)動(dòng)臂外套的一端。優(yōu)選地，該中輪包括中輪驅(qū)動(dòng)臂外套、中輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、中輪驅(qū)動(dòng)減速器、中輪驅(qū)動(dòng)軸、中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭、接頭、中輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋和中輪，中輪驅(qū)動(dòng)臂外套中安裝中輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并連接中輪驅(qū)動(dòng)減速器，中輪驅(qū)動(dòng)減速器通過(guò)事實(shí)中輪驅(qū)動(dòng)軸與中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭固連，中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭與中輪的輪轂固連，中輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋連接至中輪驅(qū)動(dòng)臂外套的一端，接頭固連在中輪驅(qū)動(dòng)臂外套上和后腿前桿17固連。優(yōu)選地，該連接件采用球鏈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果I、本發(fā)明采用六輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，不易傾倒，結(jié)合被動(dòng)腿式結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)輪子均衡受力，而且，被動(dòng)腿式結(jié)構(gòu)在越障式完全適應(yīng)地形變化而被動(dòng)抬升或者降低，無(wú)需動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，節(jié)能高效。整體結(jié)構(gòu)具有良好的移動(dòng)穩(wěn)定性和良好的越障性能。2、本發(fā)明采用的拉桿搖臂式懸掛差速機(jī)構(gòu)，當(dāng)遇到崎嶇路面時(shí)，其被動(dòng)腿式結(jié)構(gòu)可自動(dòng)根據(jù)地形做出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，對(duì)于崎嶇路面具有良好的自適應(yīng)性能，并能保證六個(gè)輪子平均受力，既保證了行走的穩(wěn)定性，又提高電機(jī)輸出有用功的效率。另一方面，相比 其它差速機(jī)構(gòu)，拉桿搖臂式的差速機(jī)構(gòu)采用的結(jié)構(gòu)件零件少，輕巧緊湊，可以減少機(jī)構(gòu)的整體重量。3、本發(fā)明前后輪都有一轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)，內(nèi)裝有轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，都具有主動(dòng)轉(zhuǎn)向能力，可以減小在狹小空間的轉(zhuǎn)彎半徑，還能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，進(jìn)一步提高了機(jī)構(gòu)的機(jī)動(dòng)能力。4、采用的六輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，即使有兩個(gè)輪子驅(qū)動(dòng)發(fā)生故障，照樣能由其他四個(gè)輪子保證一定的打動(dòng)能力，大大提聞了彳丁走機(jī)構(gòu)的魯棒性和各錯(cuò)性能。5、本發(fā)明的前腿和后腿從關(guān)節(jié)處都有向下的張角，其張角可跨在石頭上，這樣可以使行走機(jī)構(gòu)能越過(guò)較大的石頭障礙。6、本發(fā)明各部件都采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，方便拆裝和修理。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖I為本發(fā)明拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)與左右輪腿的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的前腿關(guān)節(jié)和后腿關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的前輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的A-A剖視圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例的中輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的A-A剖視圖。圖中1為車身，2為中間旋轉(zhuǎn)軸，3為旋轉(zhuǎn)臂，4為左拉桿，5為左搖臂，6為左輪腿系統(tǒng)，7為右輪腿系統(tǒng)，8為前腿關(guān)節(jié)，9為前腿前桿，11為前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)，12為前輪轉(zhuǎn)臂，13為前輪驅(qū)動(dòng)臂，14為前輪,15為前腿后桿，16為后腿關(guān)節(jié)，17為后腿前桿，18為中輪驅(qū)動(dòng)臂，19為中輪,20為后腿后桿,21為后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié),22為后輪轉(zhuǎn)臂,23為后輪驅(qū)動(dòng)臂,24為后輪,25為第一旋轉(zhuǎn)臂軸承，26為第二旋轉(zhuǎn)臂軸承,27為前腿關(guān)節(jié)外套,28為后腿關(guān)節(jié)外套，29為后腿關(guān)節(jié)軸,30為后腿關(guān)節(jié)軸承蓋,31為第一前腿關(guān)節(jié)軸承，32為前腿關(guān)節(jié)軸承蓋，33為前腿關(guān)節(jié)軸，34為第二前腿關(guān)節(jié)軸承，35為前輪轉(zhuǎn)臂橫管，36為前輪轉(zhuǎn)臂豎管，37為前輪轉(zhuǎn)臂彎頭，38為前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架，39為前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速器，40為前輪驅(qū)動(dòng)臂外套，41為前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，42為前輪驅(qū)動(dòng)減速器,43為前輪驅(qū)動(dòng)軸,44為前輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭,45為前輪，46為接頭，47為前輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋，48為中輪驅(qū)動(dòng)臂外套，49為中輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，50為中輪驅(qū)動(dòng)減速器，51為中輪驅(qū)動(dòng)軸，52為中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭，53為接頭，54為中輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋，55為中輪。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖I、圖2所示，一種拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，包括車架I、拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)、左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)，拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)臂組件、左右拉桿4、左右搖臂5和若干球鏈，旋轉(zhuǎn)臂組件包括中間旋轉(zhuǎn)軸2和旋轉(zhuǎn)臂3。本實(shí)施例中拉桿 搖臂差速懸架系統(tǒng)的中間旋轉(zhuǎn)軸2通過(guò)軸承安裝在車架I上，旋轉(zhuǎn)臂3的兩端通過(guò)球鉸分別與左右拉桿4連接，左右拉桿4的另一端通過(guò)球鉸與左右搖臂連接5，左右搖臂5通過(guò)軸承連接至設(shè)置在車架I左右兩側(cè)的左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)。一種情況下，當(dāng)左搖臂被向后推動(dòng)時(shí)就會(huì)推動(dòng)拉桿向后，從而進(jìn)一步推動(dòng)中間旋轉(zhuǎn)臂繞旋轉(zhuǎn)臂中間軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)右拉桿向前運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)右搖臂向前轉(zhuǎn)動(dòng)，起來(lái)平衡差速的作用。也就是說(shuō)，通過(guò)本發(fā)明中的拉桿式懸掛機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)左右搖臂的相反方向運(yùn)動(dòng)，即當(dāng)左搖臂向前運(yùn)動(dòng)時(shí)右搖臂會(huì)自適應(yīng)的向后運(yùn)動(dòng)，當(dāng)右搖臂向前運(yùn)動(dòng)時(shí)左搖臂會(huì)自適應(yīng)的向后運(yùn)動(dòng)。這項(xiàng)功能在該行走機(jī)構(gòu)爬越障礙或者跨越壕溝時(shí)將發(fā)揮作用。前腿關(guān)節(jié)8通過(guò)螺栓與搖臂5固連，前腿前桿9和前腿后桿15通過(guò)螺紋和螺栓與前腿關(guān)節(jié)8固連，前腿前桿9與前轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)11固連，前轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)11與前輪轉(zhuǎn)臂12固連，前輪轉(zhuǎn)臂12與前輪驅(qū)動(dòng)臂13固連，前輪驅(qū)動(dòng)臂13與前輪14連接。前腿后桿15的另一端與后腿關(guān)節(jié)16固連，后腿關(guān)節(jié)16中安裝有軸承，使得后腿可以繞與前腿后桿15的連接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。后腿前桿17和后腿后桿20通過(guò)螺紋和螺栓與后腿關(guān)節(jié)16固連。后腿前桿17的另一端與中輪驅(qū)動(dòng)臂18固連，中輪驅(qū)動(dòng)臂18與中輪19連接。后輪后桿20的另一端與后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)21固連，后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)21與后輪轉(zhuǎn)臂22固連，后輪轉(zhuǎn)臂22與后輪驅(qū)動(dòng)臂23固連，后輪驅(qū)動(dòng)臂23與后輪24連接。如圖3、圖4所示，旋轉(zhuǎn)臂3的中間設(shè)有軸承座，軸承座中安裝有第一旋轉(zhuǎn)臂軸承25和第二旋轉(zhuǎn)臂軸承26，第一旋轉(zhuǎn)臂軸承25和第二旋轉(zhuǎn)臂軸承26同軸支撐中間旋轉(zhuǎn)軸2。采用雙軸承結(jié)構(gòu)，保證了中間旋轉(zhuǎn)軸2的垂直度。前腿關(guān)節(jié)11的前腿關(guān)節(jié)外套27中設(shè)有軸承座，軸承座中安裝有第一前腿關(guān)節(jié)軸承31，搖臂5中設(shè)有軸承座，軸承座中安裝有第二前腿關(guān)節(jié)軸承34，兩個(gè)軸承中間穿有前腿關(guān)節(jié)軸33，這樣，前腿關(guān)節(jié)可以繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，前腿關(guān)節(jié)軸33的另一端穿在車身上的軸承座安裝的軸承中。前腿關(guān)節(jié)軸承蓋32安裝在前腿關(guān)節(jié)外套的一端，可以起到防塵的作用。后腿關(guān)節(jié)16包括后腿關(guān)節(jié)外套28、后腿關(guān)節(jié)軸29和后腿關(guān)節(jié)軸承蓋30，后腿關(guān)節(jié)外套內(nèi)28設(shè)置有軸承，后腿關(guān)節(jié)軸29與后腿關(guān)節(jié)外套28內(nèi)的軸承連接，后腿關(guān)節(jié)軸承蓋30與后腿關(guān)節(jié)外套28連接，同樣可以起到防塵的作用。如圖5、圖6所示，前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架38中安裝有前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速器39，該減速器可以和電機(jī)相連從而起到驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)的作用。前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架38與前輪轉(zhuǎn)臂橫管35固連，前輪轉(zhuǎn)臂橫管35通過(guò)彎頭37與前輪轉(zhuǎn)臂豎管36固連，前輪轉(zhuǎn)臂豎管36通過(guò)接頭46與前輪驅(qū)動(dòng)臂外套40固連，前輪驅(qū)動(dòng)臂外套40中安裝有前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)41，并連接有前輪驅(qū)動(dòng)減速器42，前輪驅(qū)動(dòng)減速器42通過(guò)前輪驅(qū)動(dòng)軸43與前輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭44固連，前輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭44與前輪45的輪轂固連，這樣，前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)41輸出的扭矩即可通過(guò)減速放大后輸出到輪子上。前輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋47安裝在前輪驅(qū)動(dòng)臂外套40的一端，可以起到防塵的作用。本發(fā)明的后輪與前輪的結(jié)構(gòu)是一樣的，因此不再贅述。如圖7、圖8所示，中輪驅(qū)動(dòng)臂外套48中安裝有中輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)49，并連接有中輪驅(qū)動(dòng)減速器50，中輪驅(qū)動(dòng)減速器50通過(guò)中輪驅(qū)動(dòng)軸51與中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭52固連，中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭52與中輪55的輪轂固連，這樣，中輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)49輸出的扭矩即可通過(guò)減速放大后輸出到輪子上。中輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋54安裝在中輪驅(qū)動(dòng)臂外套48的一端，可以起到防塵的作用。接頭53固連在中輪驅(qū)動(dòng)臂外套48上，可以和后腿前桿17固連。以下同時(shí)結(jié)合各附圖，對(duì)本發(fā)明拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)在各種路面環(huán)境下的行走過(guò)程及原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 靜止?fàn)顟B(tài)下，左輪腿系統(tǒng)6和右輪腿系統(tǒng)7的兩個(gè)前輪14，中輪19和后輪24都著地，左右搖臂5出于豎直狀態(tài)，中間旋轉(zhuǎn)臂3平行于車身2的左右方向，這樣，左右搖臂軸5和中間旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)軸2三點(diǎn)支撐起車身2，車身2處在水平狀態(tài)。爬坡時(shí)，前輪14首先上到坡面上，前輪14上到較高位置上，由于前輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)13和前輪前桿9固定在一起，前輪14將帶著前腿前桿9首先被抬高，繞前腿關(guān)節(jié)11向上轉(zhuǎn)動(dòng)，由于前腿前桿9與前腿后桿15都固連在前腿關(guān)節(jié)11上，進(jìn)而前腿后桿15向下轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，如果中輪19和后輪24還沒(méi)上到坡面，則后輪關(guān)節(jié)16基本保持不轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，前中后六個(gè)輪子平均受力，一起推動(dòng)車子向坡上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)車頭是向上抬的。當(dāng)中輪19運(yùn)動(dòng)到坡面時(shí)，中輪19上到較高位置，中輪19也被抬高，由于中輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)18和后腿前桿17固定在一起，進(jìn)而后腿前桿17被抬高，繞后腿關(guān)節(jié)16向上轉(zhuǎn)動(dòng)，由于后腿前桿17與后腿后桿20都固連在后腿關(guān)節(jié)16上，進(jìn)而使得后腿后桿20向下轉(zhuǎn)動(dòng)，由于后輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)23與后腿后桿20固定在一起，從而帶動(dòng)后輪24被后腿后桿20向下壓著地，從而保證了前中后六個(gè)輪子的平均受力。當(dāng)后輪24也運(yùn)動(dòng)到坡面上時(shí)，若坡面時(shí)平的，則車子狀態(tài)跟在平地靜止時(shí)一樣。若坡面不平，則可以將坡面分割成幾個(gè)小坡面看待，如上分析得出車子狀態(tài)。下坡時(shí)，前輪14首先下到坡面上，前輪14下到較低位置上，由于前輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)13和前輪前桿9固定在一起，前輪14將帶著前腿前桿9首先被降低，繞前腿關(guān)節(jié)11向下轉(zhuǎn)動(dòng)，由于前腿前桿9與前腿后桿15都固連在前腿關(guān)節(jié)11上，進(jìn)而前腿后桿15向上轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，如果中輪19和后輪24還沒(méi)上到坡面，則后輪關(guān)節(jié)16基本保持不轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，前中后六個(gè)輪子平均受力，一起推動(dòng)車子向坡下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)車頭是向下的。當(dāng)中輪19運(yùn)動(dòng)到坡面時(shí)，中輪19下到較低位置，中輪19降低，由于中輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)18和后腿前桿17固定在一起，進(jìn)而后腿前桿17降低，繞后腿關(guān)節(jié)16向下轉(zhuǎn)動(dòng)，由于后腿前桿17與后腿后桿20都固連在后腿關(guān)節(jié)16上，進(jìn)而使得后腿后桿20向上轉(zhuǎn)動(dòng)，由于后輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)23與后腿后桿20固定在一起，從而帶動(dòng)后輪24被后腿后桿20向上拉減輕對(duì)地壓力，從而保證了前中后六個(gè)輪子的平均受力。當(dāng)后輪24也運(yùn)動(dòng)到坡面上時(shí)，若坡面時(shí)平的，則車子狀態(tài)跟在平地靜止時(shí)一樣。若坡面不平，則可以將坡面分割成幾個(gè)小坡面看待，如上分析得出車子狀態(tài)。
一邊輪子爬越石塊時(shí)，假設(shè)是左邊遇到石塊。那么左前輪14先爬上石塊，前輪14上到較高位置上，由于前輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)13和前輪前桿9固定在一起，前輪14將帶著前腿前桿9首先被抬高，繞前腿關(guān)節(jié)11向上轉(zhuǎn)動(dòng)，由于前腿前桿9與前腿后桿15都固連在前腿關(guān)節(jié)11上，進(jìn)而前腿后桿15向下轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí),如果中輪19和后輪24還沒(méi)上到石塊上,則后輪關(guān)節(jié)16基本保持不轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，前中后六個(gè)輪子平均受力，一起推動(dòng)車子運(yùn)動(dòng)，此時(shí)車頭是向上抬的。由于右邊沒(méi)有障礙物，此時(shí)車子向右邊傾斜向下。如果石塊比較大，則車子左邊會(huì)是一個(gè)先上坡后下坡的過(guò)程，但如果石塊較小，則前輪已經(jīng)越過(guò)石塊最高點(diǎn)了，中輪還沒(méi)有上到石塊上，則前腿關(guān)節(jié)11向下的張角可以保證腿不碰到石塊，從而車子的狀態(tài)還是跟前輪在坡面上一樣，中輪19和后輪24平衡著地，而不會(huì)出現(xiàn)某個(gè)輪子離開(kāi)地面的現(xiàn)象。越過(guò)壕溝時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)先下坡再上坡的過(guò)程。一邊輪子越過(guò)凹坑時(shí)，與一邊輪子爬過(guò)石塊時(shí)的過(guò)程相反。
遇到狹小空間無(wú)法繼續(xù)向前進(jìn)時(shí)，前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)11和后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)21都可以自由調(diào)整方向，從而減小車子的轉(zhuǎn)彎半徑，使車子轉(zhuǎn)到合適的方向繼續(xù)前進(jìn)。如果空間特別狹小，此時(shí)前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)11和后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)都像車子內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得輪子軸線相交于一點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)到合適方向后再繼續(xù)前進(jìn)。如上所述，基本在崎嶇路面遇到的各種狀況本發(fā)明都可以應(yīng)對(duì)，并且能保證六個(gè)輪子都同時(shí)著地且受力平均，保證了高效性。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括車架、拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)、左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)，所述拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)臂組件、左拉桿、右拉桿、左搖臂、右搖臂和若干連接件，所述旋轉(zhuǎn)臂組件包括中間旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)臂，所述中間旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與所述車架連接，所述旋轉(zhuǎn)臂與所述中間旋轉(zhuǎn)軸連接，且其兩端分別通過(guò)所述連接件與所述左拉桿和右拉桿的一端連接，所述左拉桿和右拉桿的另一端通過(guò)所述連接件分別與所述左搖臂和右搖臂連接，所述左搖臂和右搖臂分別通過(guò)軸承連接至設(shè)置在所述車架左右兩側(cè)的左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的左、右輪腿系統(tǒng)均包括前腿關(guān)節(jié)、前腿前桿、前腿后桿、后腿關(guān)節(jié)、后腿前桿、后腿后桿、前輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)、前輪轉(zhuǎn)臂、前輪驅(qū)動(dòng)臂、前輪、中輪驅(qū)動(dòng)臂、中輪、后腿關(guān)節(jié)、后腿前桿、后腿后桿、后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)、后輪轉(zhuǎn)臂、后輪驅(qū)動(dòng)臂和后輪，所述前腿關(guān)節(jié)通過(guò)螺栓與所述搖臂固連，所述前腿前桿和前腿后桿通過(guò)螺紋和螺栓與前腿關(guān)節(jié)固連，所述前腿前桿與所述前轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)固連，所述前轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)與所述前輪轉(zhuǎn)臂固連，所述前輪轉(zhuǎn)臂與所述前輪驅(qū)動(dòng)臂固連，所述前輪驅(qū)動(dòng)臂與所述前輪連接；所述前腿后桿的另一端與所述后腿關(guān)節(jié)固連，所述后腿關(guān)節(jié)中安裝有軸承，使得后腿可以繞與所述前腿后桿的連接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述后腿前桿和后腿后桿通過(guò)螺紋和螺栓與所述后腿關(guān)節(jié)固連，所述后腿前桿的另一端與所述中輪驅(qū)動(dòng)臂固連，所述中輪驅(qū)動(dòng)臂與所述中輪連接，所述后輪后桿的另一端與所述后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)固連，所述后輪轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)與所述后輪轉(zhuǎn)臂固連，所述后輪轉(zhuǎn)臂與所述后輪驅(qū)動(dòng)臂固連，所述后輪驅(qū)動(dòng)臂與所述后輪連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部設(shè)置有軸承座，所述軸承座中設(shè)置有第一旋轉(zhuǎn)臂軸承和第二旋轉(zhuǎn)臂軸承，所述第一旋轉(zhuǎn)臂軸承和第二旋轉(zhuǎn)臂軸承同軸支撐所述中間旋轉(zhuǎn)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述前腿關(guān)節(jié)包括前腿關(guān)節(jié)外套27、第一前腿關(guān)節(jié)軸承、第二前腿關(guān)節(jié)軸承、前腿關(guān)節(jié)軸和前腿關(guān)節(jié)軸承蓋，所述前腿關(guān)節(jié)外套中設(shè)有軸承座，軸承座中安裝所述第一前腿關(guān)節(jié)軸承，所述第二前腿關(guān)節(jié)軸承安裝在所述搖臂的軸承座內(nèi)，所述第一前腿關(guān)節(jié)軸承和第二前腿關(guān)節(jié)軸承中間穿設(shè)有所述前腿關(guān)節(jié)軸，所述前腿關(guān)節(jié)軸的另一端穿設(shè)于所述車架上軸承座安裝的軸承中，所述前腿關(guān)節(jié)軸承蓋安裝在所述前腿關(guān)節(jié)外套的一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述后腿關(guān)節(jié)包括后腿關(guān)節(jié)外套、后腿關(guān)節(jié)軸和后腿關(guān)節(jié)軸承蓋，所述后腿關(guān)節(jié)外套內(nèi)設(shè)置有軸承，所述后腿關(guān)節(jié)軸與所述后腿關(guān)節(jié)外套內(nèi)的軸承連接，所述后腿關(guān)節(jié)軸承蓋與所述后腿關(guān)節(jié)外套連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述前輪和后輪結(jié)構(gòu)相同，具體包括轉(zhuǎn)臂橫管、轉(zhuǎn)臂豎管、轉(zhuǎn)臂彎頭、轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架、轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速器、驅(qū)動(dòng)臂外套、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)減速器、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)連接法蘭、接頭和驅(qū)動(dòng)臂端蓋，所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架中安裝有轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速器，所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)減速和電機(jī)相連，所述轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)支架與所述轉(zhuǎn)臂橫管固連，所述轉(zhuǎn)臂橫管通過(guò)彎頭與轉(zhuǎn)臂豎管固連，所述轉(zhuǎn)臂豎管通過(guò)接頭與所述驅(qū)動(dòng)臂外套固連，所述驅(qū)動(dòng)臂外套中安裝有所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并連接所述驅(qū)動(dòng)減速器，所述驅(qū)動(dòng)減速器通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)軸與所述驅(qū)動(dòng)連接法蘭固連，所述驅(qū)動(dòng)連接法蘭與所述的輪轂固連，所述驅(qū)動(dòng)臂端蓋連接至少是驅(qū)動(dòng)臂外套的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述中輪包括中輪驅(qū)動(dòng)臂外套、中輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、中輪驅(qū)動(dòng)減速器、中輪驅(qū)動(dòng)軸、中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭、接頭、中輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋和中輪，所述中輪驅(qū)動(dòng)臂外套中安裝所述中輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并連接所述中輪驅(qū)動(dòng)減速器，所述中輪驅(qū)動(dòng)減速器通過(guò)事實(shí)中輪驅(qū)動(dòng)軸與所述中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭固連，所述中輪驅(qū)動(dòng)連接法蘭與所述中輪的輪轂固連，所述中輪驅(qū)動(dòng)臂端蓋連接至所述中輪驅(qū)動(dòng)臂外套的一端，所述接頭固連在所述中輪驅(qū)動(dòng)臂外套上和所述后腿前桿固連。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述連接件采用球鏈。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種拉桿式懸掛的機(jī)器人輪腿行走機(jī)構(gòu)，包括車架、拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)、左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)，拉桿搖臂差速懸架系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)臂組件、左拉桿、右拉桿、左搖臂、右搖臂和若干連接件，旋轉(zhuǎn)臂組件包括中間旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)臂，中間旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與車架連接，旋轉(zhuǎn)臂與中間旋轉(zhuǎn)軸連接，且其兩端分別通過(guò)連接件與左拉桿和右拉桿的一端連接，左拉桿和右拉桿的另一端通過(guò)連接件分別與左搖臂和右搖臂連接，左搖臂和右搖臂分別通過(guò)軸承連接至設(shè)置在車架左右兩側(cè)的左輪腿系統(tǒng)和右輪腿系統(tǒng)。本發(fā)明具有高效、穩(wěn)定，且越障性能好、重量小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D57/028GK102963455SQ201210449129
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者譚宏冰, 曹其新 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)