本發(fā)明涉及機器人運動機構技術領域，具體地說，涉及一種輪式升降型雙足輪式機器人。

背景技術：

近年來，隨著信息技術、自動控制技術、通訊技術等的發(fā)展，使機器人的自動化、智能化程度越來越高，機器人越來越多的進入人們日常生活、改變人的生活方式成為可能，設計巧妙的機器人不僅代替人類完成各種作業(yè)，并可以在很多方面擴展人類的能力，在人類的制造、服務，醫(yī)療，教育，娛樂、軍事等多個領域，發(fā)揮著重要的作用。

機器人的運動能力是機器人的一項重要功能指標，目前，常見的機器人的運動機構包括足式、履帶式、輪式，其中，足式具有較高的靈活性與機動性，容易適應各種地面環(huán)境，但具有速度較慢的缺點；履帶式運動機構在松軟、崎嶇的的地面環(huán)境中有著較高的適應能力，但存在摩擦阻力大、能耗高等缺點；輪式運動機構具有速度快、能耗低等優(yōu)點，但不適合跨越溝壑、臺階、樓梯等障礙，越障能力差。

在探測、偵察等應用領域，要求機器人具有優(yōu)良的越障能力，而在服務領域，要求機器人具有靈活、移動速度快、穩(wěn)定性好等特點，由此可見，在不同的應用場合，對機器人的運動機構與動動能力有著不同的要求，而常見的足式、履帶式、輪式的方式，無論哪一種單一的方式都具有無法消除的缺陷，因此，進行復合機構設計，優(yōu)勢互補，是提高機器人運動能力與適應性的必要選擇。

中國發(fā)明專利( 申請?zhí)枺?00510004969.7)，提出了一種輪式、履帶式及足式的復合機構，但它所設計的機器人結構還是以輪式和履帶式為主，腿式機構僅起到輔助越障作用，不具備完善的移動和操作能力；另一項發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01110353199.2），提出了一種具有雙足步行與輪式移動互變功能的仿人機器人，實現(xiàn)機器人在雙足步行與輪式移動兩種移動形式之間實現(xiàn)自主切換，但其輪式切換的方式需機器人髖關節(jié)、腰關節(jié)、雙臂等機構進行支持，變換過程繁瑣，穩(wěn)定性差，適用范圍小。

因此，復合運動機構與控制系統(tǒng)的設計仍然是機器人的一個重要研究方向，有著極大的提升與改進空間。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明著眼于機器人復合運動機構的設計，用于實現(xiàn)機器人運動的雙足運動與輪式運動的自主切換，其具體的技術方案如下：

輪式升降型雙足輪式運動機構，包括底盤與滾輪，所述滾輪嵌置于底盤內部，底盤內設置升降通道；所述滾輪與升降機構連接，在升降機構的帶動下，滾輪沿底盤內的升降通道下降伸出底盤下部或上升至底盤內部，實現(xiàn)足式與輪式切換。

進一步地，所述升降機構包括電機、傳動軸及絲杠，所述絲杠一端與傳動軸連接，另一端過連接裝置與滾輪連接；電機經傳動軸帶動絲杠轉動，從而帶動滾輪升降。

作為優(yōu)選方案，所述滾輪包括驅動輪與從動輪，所述從動輪為萬向輪。

進一步地，所述傳動軸包括主軸和至少2條從軸，所述從軸與絲杠連接，分別用于驅動輪及從動輪的升降。

優(yōu)選地，設置2條從軸及絲杠與驅動輪連接，用于驅動輪的升降；1條從軸及絲杠與從動輪連接，用于從動輪的升降。

進一步地，所述驅動輪通過雙側輪軸與雙側的活動塊連接，所述的雙側活動塊分別連接2條絲杠；底盤設置活動塊的升降槽，活動塊設置于所述的升降槽內，在絲杠的帶動下實現(xiàn)垂直升降。

更進一步地，所述萬向輪通過一固定臺與絲杠連接，所述固定臺包括固定圓盤，所述絲杠與固定圓盤固定連接；固定圓盤下方設置一半封閉罩體，所述萬向輪設置于所述罩體內，與固定圓盤滑動連接；所述固定臺兩側設置定位塊；底盤設置定位塊升降槽，定位塊設置于所述的升降通槽內，在絲杠的帶動下實現(xiàn)固定臺連同從動輪垂直升降。

此外，還包括驅動足式運動的伺服電機和驅動輪式移動的直流伺服電機。

一種具有雙足與輪式切換功能的機器人，包括機器人本體，所述機器人本體的雙側足部設置輪式升降型雙足輪式運動機構。

進一步地，還設置測距傳感器以及與升降機構通過總線連接的控制系統(tǒng)，用于檢測前方設定距離內是否有障礙物，提供外部運動環(huán)境信息以自主變換運動模式。

本發(fā)明所提供的輪式升降型雙足輪式機器人，具有以下優(yōu)點：

第一、具有足式與滾輪雙重結構，能實現(xiàn)雙足步行與輪式移動的自由轉換，對不同的地面路部具有廣泛的適用性，當路面開闊平坦時，采用滾輪式運動，加快行進步伐，當遇臺階或階梯時，切換至雙足步行狀態(tài)，步伐平穩(wěn)靈活；

第二、足式與輪式運動過程各自運行時互不影響：雙足步行時，滾輪隱藏于底盤之內，待輪式運行時，滾輪在升降機構的帶動下伸出足底，切換迅速，穩(wěn)定性強；

第三、采用電機帶動絲杠的升降機構，且底盤內設置升降通道，使升降過程平穩(wěn)，易于控制；

第四、采用驅動輪與從動輪的設置，穩(wěn)定性提高，從動輪選為萬向輪，易于調整方向。

附圖說明

圖1為輪式升降型雙足輪式運動機構結構示意圖；

圖2輪式升降型雙足輪式機器人結構示意圖。

圖中標記：

1：主軸；2：從軸；3：絲杠；4：固定臺；401：固定圓盤；402：罩體；403：定位塊；5：升降槽；6：從動輪；7：底盤；8：活動塊；9：輪軸；10：驅動輪；11：電機。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明輪式升降型雙足輪式機器人作進一步詳細的說明。

參照圖1，輪式升降型雙足輪式運動機構，包括底盤與滾輪，所述滾輪嵌置于底盤內部，包括驅動輪10與從動輪6，所述從動輪6為萬向輪，驅動輪10與從動輪6與升降機構連接，所述升降機構包括電機11、傳動軸及絲杠3，在升降機構的帶動下，滾輪沿底盤內的升降通道下降伸出底盤下部或上升至底盤內部，實現(xiàn)足式與輪式切換。

其中的一個優(yōu)選方案為：所述傳動軸包括主軸和3條從軸及對應的絲杠，其中2條從軸及絲杠與驅動輪10連接，用于驅動輪的升降，1條從軸及絲杠與從動輪連接，用于從動輪的升降。電機經傳動軸帶動絲杠轉動，從而帶動滾輪升降。所述萬向輪通過一固定臺4與絲杠連接，所述固定臺包括固定圓盤401，所述絲杠與固定圓盤401固定連接；固定圓盤401下方設置一半封閉罩體402，所述萬向輪設置于所述罩體402內，與固定圓盤滑動連接，并能進行360度旋轉；所述固定臺4兩側設置定位塊403，所述定位塊403設置于底盤的升降槽5內，在絲杠的帶動下實現(xiàn)固定臺連同從動輪垂直升降。驅動輪通過雙側輪軸與雙側的活動塊連接，所述的雙側活動塊分別連接2條絲杠，所述活動塊設置于底盤的升降槽5內，在絲杠的帶動下實現(xiàn)垂直升降

此外，所述輪式升降型雙足輪式運動機構還包括驅動足式運動的伺服電機和驅動輪式移動的直流伺服電機，是足式或輪式運動的驅動機構。

所述輪式升降型雙足輪式運動機構優(yōu)選與機器人結合使用，制成一種具有雙足與輪式切換功能的機器人，包括機器人本體，其雙側足部設置輪式升降型雙足輪式運動機構。作為選配機構，該機器人還設置測距傳感器以及與升降機構通過總線連接的控制系統(tǒng)，用于檢測前方設定距離內是否有障礙物，提供外部運動環(huán)境信息以自主變換運動模式。制造的機器人采用雙足步行移動方式，具有很高的靈活性，又兼顧輪式移動方式，在平坦路面具有移動速度快、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。能夠實現(xiàn)在雙足步行與輪式移動兩種移動形式之間平穩(wěn)切換，輪式方式與足式方式互不影響，大大提高了機器人的環(huán)境適應性和工作效率。

以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即但凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。