[發明專利]一種具有懸掛系統的輪腿式六足機器人

有效

• 申請號: 201710271810.4
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107140052B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 丁希侖;潘希祥;徐坤;鄭羿;齊靜;陳佳偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028;B60G15/06;B60G7/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本發明公開一種具有懸掛系統的輪腿式六足機器人，包括機體與六條單腿結構；六條單腿機構在機體周向上均布。單腿結構具有跟關節、髖關節與膝關節；其中，跟關節與機體間相連，通過電機驅動繞豎直Z軸轉動；髖關節與跟關節間通過懸掛系統相連，該懸掛系統僅僅使用一個避震器就可以實現兩個方向的減震緩沖效果。髖關節與膝關節均通過電機直驅，繞水平Y軸轉動，兩者間通過大腿結構相連；膝關節與小腿結構末端相連，小腿結構末端還安裝有輪式移動機構；小腿前端安裝有足端緩沖機構。本發明具有懸掛系統的輪腿式六足機器人，可以保證機體內部環境在運動過程中的完整性，同時可以提高機器人的承載能力以及在運動過程中負載的穩定性。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體是一種具有懸掛系統的輪腿式六足機器人。

背景技術

目前，常規的移動機器人包括輪式機器人和履帶式機器人，與它們相比，腿式機器人具有更強的地形適應能力以及更好的機動性能。作為腿式機器人的典型代表，六足機器人具有豐富的步態和冗余的肢體結構，運動靈活，可以在離散的地面上移動、跨越障礙等。另外，在平坦的地面環境下，與輪式、履帶式移動機器人相比，傳統的腿式機器人則具有移動速度慢、效率低的缺點，因此，將輪式與腿式相結合的移動方式的研究具有十分重要的意義。懸掛系統是最初應用在汽車制造中汽車車架與車輪或車橋之間的一切連接裝置的總稱，可分為獨立懸掛系統和非獨立懸掛系統，非獨立懸掛系統中兩個車輪相互聯系，兩者的跳動相互影響。而獨立懸掛系統中各個車輪有各自的懸掛機構，彼此相互獨立。通過懸掛系統，可以有效地降低移動平臺的震動，緩解平臺關鍵零件之間的沖擊，提高平臺的穩定性和可靠性。公開號為CN 106427446A的發明專利提出了一種機器人車體的懸掛系統，雖然其結構簡單，但其只在豎直方向實現了對機器人本體的減震。

對于六足機器人來說，通過在其身上裝載各種設備，它們可以在復雜地形中執行各種任務，這就要求六足機器人具有較高的承載能力以及在負載狀態下具有較強的運動穩定性。在機器人移動過程中，無論是腿式移動方式還是輪式移動方式，機器人還需要保證本體內設備的完整性以及減少移動過程中機器人的各個方向的顛簸對本體設備的影響。在現有的大型六足機器人中，其主要關注機器人的承載能力，對機器人本體在移動過程中負載對運動的影響的研究較少，同時對本體內部設備受到運動顛簸的影響較少。因此，腿式機器人的懸掛系統的研究具有十分重要的意義。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種具有獨立懸掛系統的輪腿復合式六足機器人，懸掛系統僅僅使用一個避震器就可以實現兩個方向的減震緩沖效果，保證機器人內部環境在運動過程中的完整性，同時可以提高機器人的承載能力以及在運動過程中負載的穩定性；

本發明具有懸掛系統的輪腿式六足機器人，包括機體與六條單腿結構；六條單腿機構在機體周向上均布。

所述單腿結構具有跟關節、髖關節與膝關節。其中，跟關節與機體間相連，通過電機驅動繞豎直Z軸轉動。髖關節與跟關節間通過懸掛系統相連；髖關節與膝關節均通過電機直驅，繞水平Y軸轉動，兩者間通過大腿結構相連。膝關節與小腿結構末端相連，小腿結構末端還安裝有輪式移動機構；小腿前端安裝有足端緩沖機構。

上述懸掛系統包括橫臂、避震器、避震器下連接件、跟關節接頭與跟關節接頭連接件。其中，避震器頂部與跟關節件間形成繞Y軸轉動的轉動副；避震器底部與避震器下連接件頂部間形成繞Y軸轉動的轉動副。橫臂末端與跟關節間形成繞Y軸轉動的轉動副；避震器下連接件底部與橫臂前端間形成沿Z軸的移動副。跟關節連接頭安裝于髖關節上；跟關節接頭連接件與連接頭間周向相對定位；橫臂前端與跟關節連接頭以及跟關節接頭連接件間形成繞水平X軸轉動的轉動副。上述跟關節接頭頂部具有接觸面，與避震器下連接件底部凸起接觸。