[發明專利]一種具有三段機體的六輪足式移動機器人

有效

• 申請號: 201610024376.5
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105667622B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 鄧宗全;劉逸群;丁亮;高海波;汪昆鵬;于海濤;金馬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028;B25J5/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種六輪足復合式移動機器人，屬于機器人技術領域。

背景技術

地面移動方式主要有輪式、履帶式、足式、蠕動式和震動式等幾種。輪式移動具有運動速度快、移動效率高等優勢，但其越障能力差，僅能適應相對平坦的地面；履帶式移動可通過小型障礙，但崎嶇地形的通過性仍然不足，且傳動效率低；足式步行的地形適應能力與越障能力強，但行走速度慢、能量效率低。因此，每種移動方式均具有其適用的特定地形條件，而輪足復合移動方式融合了輪式與足式移動的優點，平坦地形采用輪式快速通過，復雜地形采用足式穩定行走，對未知的非結構地形環境具有較強的適應能力。研究者對輪足復合移動機器人進行了諸多研究，代表性案例有德國學者研制的ALDURO、早稻田大學研究的WS-2/WL-16、千葉工業大學研制的Halluc-II、赫爾辛基工業大學開發的WorkPartne以及國內北京航空航天大學設計的NOROS等。

六輪足方式與更多輪足方式相比結構簡單、控制方便、運動靈活；與二、四輪足方式相比更容易實現崎嶇地形下的穩定運動、且承載能力大、容錯能力強，是復雜地形環境下的高效運動方式之一，應用前景廣闊。目前成功問世了多款六輪足機器人原理樣機，包括美國JPL實驗室研制的ATHLETE和北京航空航天大學開發的NOROS等。但從相關研究結果來看，機器人的機體通常采用剛性結構，限制了機器人運動性能的提升。

專利公告號為“CN 103287523A、公告日為2015年09月09日、名稱為《一種彈性足與輪式運動機構結合的復合變形移動機器人》的發明專利提出了一種四輪足復合式移動機器人，但其輪式移動機構安裝于機體框架底部，不屬于腿部的輪足復合機構。公布號為為CN 102649450A、公布日為2012年08月29日、名稱為《一種多關節鏈節式機器人的輪腿式運動足設計》的發明專利申請提出了一種適用于機器人的輪腿式運動足，但車輪直接作為腳掌接觸地面，沒有輪足切換裝置來實現輪和足的切換。因此，需要設計一種機體含有自由度的六輪足復合式移動機器人，未來可廣泛應用于星球探測、反恐偵查、山地運輸、搶險救災以及農林作業等領域。

發明內容

本發明的目的在于針對目前移動機器人運動方式單一、移動機構靈活性不足的問題，提供了一種具有三段機體的六輪足式移動機器人。該機器人具有輪式快速行進和足式穩定行走的功能，同時，鉸接式機體的運動靈活性高，可適應復雜地形。

實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種具有三段機體的六輪足式移動機器人，包括三段式機體、前機體鉸接關節、后機體鉸接關節及六條腿，所述的三段式機體分別是前段機體、中段機體和后段機體，所述的六條腿分別是左前腿、左中腿、左后腿、右前腿、右中腿、右后腿；所述的六條腿結構相同，均為輪足復合式腿，所述的前段機體后端中部通過前機體鉸接關節與中段機體前端中部轉動連接，所述的中段機體后端中部通過后機體鉸接關節與后段機體前端中部轉動連接，所述的前段機體繞著前機體鉸接關節的豎直軸線左右轉動，所述的后段機體繞著后機體鉸接關節的豎直軸線左右轉動；所述的左前腿和右前腿分布在前段機體的左右兩側，左前腿和右前腿均與前段機體轉動連接；所述的左中腿和右中腿分布在中段機體的左右兩側，左中腿和右中腿均與中段機體轉動連接；所述的左后腿和右后腿分布在后段機體的左右兩側，左后腿和右后腿均與后段機體轉動連接。

本發明相對于現有技術的有益效果是：

(1)本發明所采用的三段式機體設計，解決了常規剛性機體只能被動適應地形變化的問題，提高了機器人的運動靈活性、地形適應性和行走穩定性。

(2)本發明的機器人腿部采用了輪足復合式設計，采用平面四桿機構(由連桿四、連桿五、連桿六和輪足轉換板組成)實現了足式和輪式運動的切換，該切換方式結構簡單、方便可靠。本發明的機器人融合了輪式與足式運動的優點，平坦地形可采用輪式快速通過，復雜地形可采用足式穩定行走。

(3)本發明的機器人采用足式行走時可實現類哺乳動物式和類昆蟲式的運動方式。機器人平地高速行走或爬坡時采用類哺乳動物的運動方式，容易實現較高的運動速度和較高的能量效率；機器人處于復雜環境或崎嶇地形時采用類昆蟲的運動模式，容易實現較大的質心穩定區域和行走穩定性。

(4)本發明的機器人采用輪式行進時可實現差速轉向、前輪轉向和原地轉向三種轉向方式，提高了機器人在狹窄、急彎道路等苛刻地形下的通過性。