輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)及具有該腿結(jié)構(gòu)的輪足式機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及一種輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)及具有該腿結(jié)構(gòu)的輪足式機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，足式機(jī)器人中的四足機(jī)器人移動(dòng)性強(qiáng)，負(fù)載能力強(qiáng)，可以在復(fù)雜地形行走，在軍事運(yùn)輸，礦山開(kāi)采等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，但速度較慢，行走穩(wěn)定性有待提高。輪式機(jī)器人適合平坦地面，速度較快，其難以在復(fù)雜地形上移動(dòng)。
[0003]因此，如何設(shè)計(jì)一種全新結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，使其能夠較快的在不同的路面上行走，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)CN 104029745 A公開(kāi)了一種腿輪混合式液壓機(jī)械腿，包括大腿液壓缸、小腿液壓缸以及相對(duì)平行安裝的大腿桿板、小腿桿板、主體連接板和大腿液壓缸連接板，主體連接板與大腿液壓缸連接板的主體方形固定塊之間設(shè)有主體圓柱連接柱；兩塊主體連接板分別與兩塊大腿桿板鉸接，兩塊大腿桿板分別與兩塊小腿桿板鉸接，兩塊小腿桿板之間經(jīng)小腿方形固定塊固定有平行的小腿末端桿；大腿液壓缸兩端分別鉸接在兩塊大腿桿板上部之間和兩塊大腿液壓缸連接板底部之間；小腿液壓缸兩端分別鉸接在兩塊小腿桿板中部之間和兩塊大腿桿板延伸出的側(cè)臂板上。該專利申請(qǐng)緩沖性能較差，行走穩(wěn)定性不夠，難以適應(yīng)復(fù)雜地形。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)及具有該腿結(jié)構(gòu)的輪足式機(jī)器人。本實(shí)用新型所提供的機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，能夠在不同路況下較快地行走；行走穩(wěn)定性強(qiáng)。同時(shí)，本實(shí)用新型還提供了一種具有該腿結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，機(jī)器人上安裝有清障桿，能夠清理質(zhì)量較小的障礙物。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，包括:
[0008]一大腿，大腿的頂部與第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)相連，頂部下方與外部構(gòu)件鉸接形成髖關(guān)
-K-
T ；
[0009]大腿的末端安裝有輪子、驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)以及與跖骨桿鉸接的第一彈性減震單元；
[0010]大腿末端上部還與小腿上半部分鉸接形成膝關(guān)節(jié)；
[0011]所述小腿的上端與第三動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接，下端鉸接于跖骨桿上形成踝關(guān)節(jié)；
[0012]所述第一彈性減震單元包括分別與大腿和跖骨桿鉸接的套筒和滑動(dòng)軸，且滑動(dòng)軸上端伸入套筒中并能往復(fù)滑動(dòng)，滑動(dòng)軸上套有彈性件，彈性件的下端固定于滑動(dòng)軸下半部分的凸臺(tái)上，上端固定于套筒上；套筒與大腿鉸接、滑動(dòng)軸沿套筒上下滑動(dòng)以及滑動(dòng)軸下端與跖骨桿鉸接，能夠有效減緩做足式運(yùn)動(dòng)時(shí)，地面對(duì)整體腿結(jié)構(gòu)的沖擊，提高工作穩(wěn)定性，延長(zhǎng)部件使用壽命。
[0013]通過(guò)第一、第三動(dòng)力機(jī)構(gòu)對(duì)大腿和小腿的反向施力，驅(qū)動(dòng)跖骨桿做足式行走，或者把跖骨桿和小腿向大腿方向折疊，輪子著地，經(jīng)第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走。
[0014]所述第一彈性減震單元與小腿平行設(shè)置。
[0015]所述大腿上膝關(guān)節(jié)上部鉸接有與小腿平行的第二彈性減震單元，第二彈性減震單元下端鉸接于跖骨桿上端部。
[0016]所述第一、第二彈性減震單元結(jié)構(gòu)相同。
[0017]所述第一、第三動(dòng)力機(jī)構(gòu)分別為髖關(guān)節(jié)液壓缸和膝關(guān)節(jié)液壓缸。
[0018]所述第二動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括安裝于大腿上的電機(jī)，電機(jī)輸出軸與一對(duì)嚙合的錐齒輪中的小錐齒輪固定連接，大錐齒輪安裝于傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸另一端與輪子固定連接。
[0019]所述傳動(dòng)軸分別穿過(guò)大腿和套筒中的軸承。
[0020]一種輪足式機(jī)器人，包括安裝于軀體上四個(gè)所述的輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其中第一動(dòng)力機(jī)構(gòu)一端連接于大腿的頂部，另一端連接于軀體上；大腿上部還與軀體鉸接形成髖關(guān)節(jié)；第三動(dòng)力機(jī)構(gòu)一端與小腿上端連接，另一端安裝于軀體上；所述軀體前端還鉸接有通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)的清障單元。
[0021]所述清障單元包括與所述軀體相鉸接的左側(cè)清障桿和右側(cè)清障桿，左側(cè)清障桿還與左側(cè)清障桿液壓缸相鉸接，左側(cè)清障桿液壓缸的另一端與軀體相鉸接；所述右側(cè)清障桿還與右側(cè)清障桿液壓缸相鉸接，右側(cè)清障桿液壓缸的另一端也與軀體相鉸接。
[0022]所述左側(cè)清障桿和右側(cè)清障桿的底端均設(shè)有清障塊。
[0023]本實(shí)用新型為輪足式四足機(jī)器人，在平坦地面上為輪式運(yùn)動(dòng)，速度快。遇到不平整的地形轉(zhuǎn)換為足式行走。足輪的轉(zhuǎn)換可使該四足機(jī)器人適應(yīng)不同地形行走。該機(jī)器人有髖關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)，踝關(guān)節(jié)。髖關(guān)節(jié)直接由液壓缸驅(qū)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)通過(guò)一近似平行四邊形的結(jié)構(gòu)帶動(dòng)足端的移動(dòng)。踝關(guān)節(jié)是被動(dòng)自由度。該機(jī)器人腿運(yùn)動(dòng)靈活，地面適應(yīng)性強(qiáng)，且移動(dòng)速度快，針對(duì)特殊地形變換運(yùn)動(dòng)姿態(tài)有利于穩(wěn)定行走。
[0024]本實(shí)用新型還具有以下特點(diǎn):
[0025]I)在地形較為不平的條件下，機(jī)器人的跖骨桿下端與地面接觸，4條腿足式運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)器人能夠在不平地形行進(jìn)；輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)仿馬腿構(gòu)造，用液壓缸驅(qū)動(dòng)的大腿及小腿，跖骨桿，及與小腿平行的左右兩個(gè)彈簧機(jī)構(gòu)，構(gòu)成腿結(jié)構(gòu)。與小腿平行的兩個(gè)彈簧機(jī)構(gòu)、大腿和跖骨桿共同形成兩個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)，自由度多，容易變形，適應(yīng)性強(qiáng)。兩個(gè)彈簧機(jī)構(gòu)不單純是單一的彈簧，還包括滑動(dòng)軸、套筒，滑動(dòng)軸可在套筒中滑移實(shí)現(xiàn)內(nèi)伸或外伸，緩沖好。仿馬腿構(gòu)造的輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)能適應(yīng)復(fù)雜的地形。緩沖性能好，穩(wěn)定性強(qiáng)。
[0026]2)在地形較為良好的條件下，機(jī)器人的行走輪與地面接觸，4個(gè)行走輪同步運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)器人能夠在良好路況下快速行進(jìn)；
[0027]3)機(jī)器人可根據(jù)不同的路況，來(lái)改變不同的行走模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了在不同路況下的較為快速的行進(jìn)。
【附圖說(shuō)明】
:
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本實(shí)用新型中輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本實(shí)用新型中具有輪足式機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)的輪足式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3是本實(shí)用新型中輪足式機(jī)器人采用輪式行進(jìn)的狀態(tài)圖；
[0032]圖4是圖2中A-A向剖視圖；
[0033]圖5是圖2中S向示意圖；
[0034]其中:2、軀體，3、銷軸，4、銷軸，5、髖關(guān)節(jié)液壓缸，6、銷軸，7、銷軸，8、大腿桿，9、套筒，10、滑動(dòng)軸，11、彈性部件，12、小腿桿，13、銷軸，14、銷軸，15、銷軸，16、跖骨桿，17、彈性部件，18、滑動(dòng)軸，19、套筒，21、行走輪，22、銷軸，23、
[0035]銷軸，24、銷軸，25、膝關(guān)節(jié)液壓缸，26、第二滾動(dòng)軸承，27、第一滾動(dòng)軸承，28、大錐齒輪，29、小錐齒輪，30、電機(jī)，31、電機(jī)固定座，32、傳動(dòng)軸，33、右側(cè)清障桿液壓缸，34、左側(cè)清障桿液壓缸，35、清障塊，36、軀體肩部，37、左側(cè)清障桿，38、右側(cè)清障桿。
【具體實(shí)施方式】
:
[0036]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0037]實(shí)施例1:一種機(jī)器人腿結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖4所示，包括:
[0038]軀體肩部36，該軀體肩部36具有第一鉸接節(jié)點(diǎn)，第一鉸接節(jié)點(diǎn)內(nèi)設(shè)有銷軸7，第一鉸接節(jié)點(diǎn)的上側(cè)為第二鉸接節(jié)點(diǎn)，第二鉸接節(jié)點(diǎn)內(nèi)設(shè)有銷軸4，第一鉸接節(jié)點(diǎn)的右側(cè)為第三鉸接節(jié)點(diǎn)，第三鉸接節(jié)點(diǎn)內(nèi)設(shè)有銷軸3 ；
[0039]大腿桿8的上端通過(guò)銷軸7與軀體肩部36相鉸接，大腿桿8的頂端通過(guò)銷軸6與髖關(guān)節(jié)液壓缸5相鉸接，髖關(guān)節(jié)液壓缸5的另一端通過(guò)銷軸4與軀體肩部36相鉸接；
[0040]大腿桿8的下端通過(guò)銷軸22與小腿桿12的上端相鉸接，小腿桿12的頂端通過(guò)銷軸23與膝關(guān)節(jié)液壓缸25相鉸接，膝關(guān)節(jié)液壓缸25的另一端通過(guò)銷軸3與軀體肩部36相較接；
[0041]小腿桿12的底端通過(guò)銷軸14與跖骨桿16的上端相鉸接，跖骨桿16與小腿桿12的鉸接件(銷軸14)兩側(cè)分別鉸接有第一彈性減震單元和第二彈性減震單元，任一彈性減震單元的另一端均與大腿桿8相鉸接；
[0042]大腿桿8上還設(shè)