[發(fā)明專利]一種具有滾動運動與足式行走功能的機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310476310.6
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103538644A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈文川;張記斐;蒲華燕;柳楊;張泉;王興興
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032;B62D57/02
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種具有滾動運動與足式行走功能的機器人,機械結(jié)構(gòu)包括球形殼體模塊（1）、足部模塊、驅(qū)動模塊（6）、配重模塊（7）以及附加功能模塊，其特征在于：所述驅(qū)動模塊（6）位于球形殼體模塊（1）內(nèi)腔的中心，驅(qū)動模塊（6）中一根主軸（62）的兩端與球形殼體模塊（1）的一個上半球殼體（11）固連，主軸（62）中部與所述足部模塊中的四個足部模塊子單元（2、3、4、5）一端分別固連，每個足部模塊子單元（2、3、4、5）的另一端與球形殼體模塊（1）中四個相應(yīng)的下半球殼體子單元（12、13、14、15）相固連，所述配重模塊（7）與驅(qū)動模塊（6）中的一根轉(zhuǎn)向軸（64）連接，位于球形殼體模塊（1）內(nèi)腔的下半球體腔內(nèi)，有攝像頭和傳感器作為附加功能模塊與驅(qū)動模塊（6）固連，位于球形殼體模塊（1）內(nèi)腔的上半球體腔內(nèi)；

在球形滾動模式下，所述足部模塊呈收縮狀態(tài)，使得與其相連的球形殼體模塊（1）構(gòu)成封閉的圓球形，球形殼體模塊（1）、足部模塊以及驅(qū)動模塊（6）中主軸（62）的相對位置始終保持不變，通過驅(qū)動模塊（6）中設(shè)有的電機（61）和舵機（63）驅(qū)動配重模塊（7）擺動產(chǎn)生的力矩實現(xiàn)球體的滾動和轉(zhuǎn)向；在四足行走模式下，所述足部模塊向外展開形成足式運動肢體，球形殼體模塊（1）的四個下半球殼體子單元（12、13、14、15）則相應(yīng)地變?yōu)橹w的腳部，機器人通過四個足部模塊子單元（2、3、4、5）中各關(guān)節(jié)設(shè)有舵機的相互配合實現(xiàn)四足行走；運動模式的切換通過控制四個足部模塊子單元（2、3、4、5）的伸展與收縮來實現(xiàn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有滾動運動與足式行走功能的機器人，其特征在于：所述球形殼體模塊（1）包括空心薄壁球殼的一個所述上半球殼體（11）和四個等分下半球殼體為四份的下半球殼體子單元（12、13、14、15）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有滾動運動與足式行走功能的機器人，其特征在于：所述足部模塊包含四組相同且獨立的足部模塊子單元（2、3、4、5），每個足部模塊子單元（2、3、4、5）的主體結(jié)構(gòu)為具有三自由度的串聯(lián)式組合機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)具體包括髖關(guān)節(jié)（21）、大腿關(guān)節(jié)（22）、小腿關(guān)節(jié)（23）、兩個U型支架（24、25）、足部末端（26）、下半球連接件（27）、三個舵機（28、29、210）、三個舵盤（211、212、213）和三個電位器（214、215、216）；舵機（28）安裝于髖關(guān)節(jié)（21）內(nèi)部，U型支架（24）兩端通過舵盤（211）、軸承及螺栓與舵機（28）輸出軸相連，大腿關(guān)節(jié)（22）兩端分別與兩個U型支架（24、25）的中部固連，U型支架（25）和足部末端（26）的兩端通過舵盤（212、213）、軸承及螺栓分別與安裝于小腿關(guān)節(jié)（23）內(nèi)部兩個舵機（29、210）的輸出軸相連，三個電位器（214、215、216）分別安裝在三個舵盤（211、212、213）上，足部末端（26）與下半球連接件（27）之間固連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有滾動運動與足式行走功能的機器人，其特征在于：所述驅(qū)動模塊（6）包括電機（61）、主軸（62）、舵機（63）、轉(zhuǎn)向軸（64）、兩個陀螺儀（65、66）、兩個足部連接板（67、68）、兩個法蘭（69、610）、電機支架（611）、電機支撐板（612）、舵機支架（613）、舵機支撐板（614）、框架（615）、端蓋（616）、四個齒輪（617-620）和四個軸承（621-624）；所述電機（61）通過電機支架（611）安裝于電機支撐板（612）上，安裝在電機（61）輸出軸上的小齒輪（617）與安裝在主軸（62）上的大齒輪（618）嚙合；舵機（63）通過舵機支架（613）安裝在舵機支撐板（614）上，安裝在舵機（63）輸出軸上的小齒輪（619）與安裝在轉(zhuǎn)向軸（64）上的大齒輪（620）嚙合；兩個陀螺儀（65、66）分別固定在主軸（62）與轉(zhuǎn)向軸（64）上，兩個足部連接板（67、68）和兩個法蘭（69、610）安裝在主軸（62）上，電機支撐板（612）和舵機支撐板（614）固定于框架（615）內(nèi),主軸（62）和轉(zhuǎn)向軸（64）通過四個軸承（621-624）安裝于框架（615）上，端蓋（616）安裝于框架（615）外側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有滾動運動與足式行走功能的機器人，其特征在于：所述配重模塊（7）包括配重安裝軸（71）、配重安裝軸套（72）、兩根懸掛桿（73、74）、固定桿（75）和配重框架（76）；所述配重安裝軸（71）穿過轉(zhuǎn)向軸（64）的中心孔與配重安裝軸套（72）安裝，兩根懸掛桿（73、74）安裝于配重安裝軸（71）與配重安裝軸套（72）的外側(cè)，并通過固定桿（75）固定連接，配重框架（76）固定在兩根懸掛桿（73、74）上。