[發明專利]一種可變形的輪足運動機器人

有效

• 申請號: 201710047169.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106828651B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 徐文福;管貴森;梁斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種可變形的輪足運動機器人，包括控制系統和機械系統，機械系統包括軀干、輪式運動機構和安裝在軀干上的四條具有多運動自由度的腿部運動機構，輪式運動機構包括安裝在機械系統后部的四個輪子和驅動至少一個輪子的驅動電機，各腿部運動機構包括串接在一起的若干舵機，各舵機的輸出軸相互垂直，控制系統控制各舵機轉動以調整各腿部運動機構的位姿，此通過腿部運動機構和輪式運動機構的設置，平地運動時采用輪式運動機構運動，當遭遇復雜地形時，通過調整前后的腿部運動機構位姿以實現輪式運動和足式運動間的運動模式切換，該可變形的輪足運動機器人運動靈活、環境適應能力強，此發明用于四足機器人技術領域。

技術領域

本發明涉及四足機器人技術領域，特別是涉及一種可變形的輪足運動機器人。

背景技術

隨著機器人技術的不斷發展，在面對惡劣環境和復雜地形時，利用運動機器人的變形功能來增強其地形適應和自主運動能力是近年發展較快的一種機器人技術。相比輪式、履帶式或一般足式運動機器人，輪足可變形式機器人具有越障能力強、運動速度高的特點。

對國內外復雜環境下的移動機器人分析后發現，當前機器人的運動機構主要采用輪式機構、履帶式機構、腿式機構以及它們的復合機構等形式。輪式機構移動速度很快，控制也簡單，但是在越障方面表現極差；履帶式機構環境適應能力很強，尤其加了擺臂之后，但是能耗大；腿式結構，由于機器人的足端與地面是點接觸，對環境要求低，因而越障能力強，但是運動速度低，結構和控制都較為復雜；復合式結構，如履腿式、輪履式、輪腿式甚至輪履腿式，往往會將其各方面的優點結合起來，發揮各自最好的性能優勢，應用也越來越廣，但其控制有一定的復雜性。

考慮到復雜環境下作業的移動機器人系統的功能需求，急需設計一種四足可變形的輪腿運動相結合的移動機器人，搭載傳感器，并能被遠程控制。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種運動靈活、環境適應能力強的可變形的輪足運動機器人。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種可變形的輪足運動機器人，包括控制系統和機械系統，機械系統包括軀干、輪式運動機構和安裝在軀干上的四條具有多運動自由度的腿部運動機構，輪式運動機構包括安裝在機械系統后部的四個輪子和驅動至少一個輪子的驅動電機，各腿部運動機構包括串接在一起的若干舵機，各舵機的輸出軸相互垂直，控制系統控制各舵機轉動以調整各腿部運動機構位姿以實現輪式運動和足式運動間的運動模式切換。

作為上述技術方案的進一步改進，各腿部運動機構包括依次串接固定在一起的第一舵機、第一舵機支架、第二舵機支架、第二舵機、第三舵機和第三舵機支架，第一舵機前后擺動方向安裝，第二舵機左右擺動方向安裝，第三舵機前后擺動方向安裝。

作為上述技術方案的進一步改進，四個輪子分別安裝在軀干后部的兩條腿部運動機構的上下兩端。

作為上述技術方案的進一步改進，驅動電機有兩個，還設置有安裝兩驅動電機在軀干后部左右兩側的兩電機支架，兩輪子分別與兩驅動電機傳動連接，另外兩輪子分別轉動連接在后部的兩第三舵機支架上。

作為上述技術方案的進一步改進，各第三舵機支架的底端設置有防滑墊。

作為上述技術方案的進一步改進，軀干為由3D打印制作而成的方形板，軀干的前后兩側中部均開設有U形切口，各腿部運動機構固定連接在軀干的四個邊角處。

作為上述技術方案的進一步改進，控制系統包括主芯片、電源模塊、WIFI模塊、舵機控制端口、直流電機控制端口、USART、電源輸出模塊、傳感器模塊、直流電機驅動器和程序下載模塊。

作為上述技術方案的進一步改進，控制系統基于ARM開發，傳感器模塊包括攝像頭和姿態傳感器。