[發明專利]一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人

有效

• 申請號: 201710206071.0
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106863278B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李瑞琴;苗智英;梁世杰;孟宏偉;梁晶晶;陳曉明
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B62D57/028
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

一種輪腿式3?PUU并聯移動機器人，屬于并聯機器人領域，可解決現有機器人結構復雜，輪腿式轉換不穩定，不易實現的問題，包括基底平臺、動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ、支鏈和全向輪，所述支鏈包括三條內支鏈和三條外支鏈，基底平臺通過內支鏈與動平臺Ⅰ連接，通過外支鏈與動平臺Ⅱ連接，每條支鏈包括連桿、虎克鉸和移動副，連桿兩端連接虎克鉸，連桿頂端的虎克鉸連接于基底平臺，連桿底端的虎克鉸連接于移動副，內支鏈的移動副在連桿的外側，外支鏈的移動副在連桿的內側，全向輪與內支鏈的移動副連接。本發明驅動數量明顯減少，且容易控制。

技術領域

本發明屬于并聯機器人領域，具體涉及一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人。

背景技術

機器人代替人類進入各種危險復雜環境中進行操作、排險、救援等工作是機器人的重要應用領域之一。這就要求移動機器人必須具有較強的地形適應能力和高速的運動能力。

目前的輪腿式移動機器人大體上有兩種結構：1）輪腿不分離。把輪子安裝在腿部結構末端，用輪子充當腳或者直接將輪轉變成腿使用；2）輪和腿完全分離。第一種結構是取得成果最多的，但是結構復雜，當使用單一腿結構進行行走的時候，輪式部分就變成了冗余結構，大大增加控制的難度；第二種結構相對來說，結構更加簡單，控制更加簡便。而第二種結構的輪腿式多采用轉動副進行輪式和腿式的轉換，不夠穩定，不易實現。

發明內容

本發明為了解決現有機器人結構復雜，輪腿式轉換不穩定，不易實現的問題，提供一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人。

本發明采用如下技術方案：

一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人，包括基底平臺、動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ、支鏈和全向輪，所述支鏈包括三條內支鏈和三條外支鏈，基底平臺通過內支鏈與動平臺Ⅰ連接，通過外支鏈與動平臺Ⅱ連接，每條支鏈包括連桿、虎克鉸和移動副，連桿兩端連接虎克鉸，連桿頂端的虎克鉸連接于基底平臺，連桿底端的虎克鉸連接于移動副，內支鏈的移動副在連桿的外側，外支鏈的移動副在連桿的內側，全向輪與內支鏈的移動副連接。

所述內、外支鏈的移動副為直線電機，直線電機的輸出端為導桿。

所述內支鏈的每條支鏈包括兩根平行并聯的連桿Ⅰ、虎克鉸Ⅰ和內支鏈移動副，內支鏈移動副為直線電機Ⅰ，連桿Ⅰ頂端的虎克鉸Ⅰ通過虎克鉸安裝座Ⅰ連接于基底平臺，底端的虎克鉸Ⅰ通過虎克鉸安裝座Ⅰ連接于直線電機Ⅰ的導桿Ⅰ。

所述外支鏈的每條支鏈包括兩根平行并聯的連桿Ⅱ、虎克鉸Ⅱ和外支鏈移動副，外支鏈移動副包括直線電機Ⅱ，連桿Ⅱ頂端的虎克鉸Ⅱ通過虎克鉸安裝座Ⅱ連接于基底平臺，底端的虎克鉸Ⅱ通過虎克鉸安裝座Ⅱ連接于直線電機Ⅱ的導桿Ⅱ。

所述動平臺Ⅰ包括圓平臺Ⅰ和三條間隔120°布置的連接桿Ⅰ，連接桿Ⅰ一端與圓平臺Ⅰ連接，另一端與內支鏈的移動副的導桿Ⅰ連接。

所述動平臺Ⅱ包括圓平臺Ⅱ和三條間隔120°布置的連接桿Ⅱ，連接桿Ⅱ一端與圓平臺Ⅱ連接，另一端與外支鏈的移動副的導桿Ⅱ連接。

所述全向輪的輪軸連接在驅動電機輸出端，驅動電機安裝于連接支架上，連接支架設置于直線電機Ⅲ的輸出端上，直線電機Ⅲ固定于內支鏈的直線電機Ⅰ上。

所述內、外支鏈在基底平臺上的安裝位置分別呈正三角形分布，其中外支鏈分別安裝在基底平臺的三個頂點，內支鏈分別安裝在基底平臺的三個邊的中點，內、外支鏈在基底平臺上的安裝位置交叉分布。

所述全向輪由兩個帶有滾珠的輪間隔串接而成。

所述PUU指每條支鏈由一個移動副（P）和兩個相鄰的萬向節（U）即虎克鉸組成，因為一個萬向節（U）可以看成由兩個軸線相互垂直且相鄰的轉動副（R）組成。