[實用新型]基于球面并聯機構的輪腿式移動機器人

有效

• 申請號: 201720741944.3
• 申請日: 2017-06-24
• 公開（公告）號: CN206813144U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 梁世杰;李瑞琴;苗智英;孟宏偉
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: 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

技術領域

本實用新型涉及機器人領域，特別是一種基于球面并聯機構的輪腿式移動機器人。

背景技術

可用于礦難、地震、爆炸等現場排險及救援的機器人是一直是世界各國學者研發的熱點。目前很多具有特殊結構和功能機器人已被運用到救援工作中。由于災后的救援環境復雜多變，單一運動模式的機器人并不能滿足其需求。救援機器人的組成通常包括移動平臺和延伸機構兩個方面。移動平臺主要是各類移動驅動機構，延伸機構主要是以機械臂為主的執行機構。輪式機器人在平坦地面上可高速運動，但越障能力差；腿式機器人在崎嶇路面上具有較強的越障能力，但其運動效率低。輪腿式機器人是一種可重構機器人，其原理是將輪子和機械腿通過不同的方法組合在一起，使其同時具備輪式機器人和腿式機器人的優點。輪腿式機器人的運動機理是當機器人在平坦的路面移動時，機器人利用輪子快速移動，當遇到障礙時，機器人將由輪式運動方式切換為腿式運動方式，以便越過障礙。輪腿式復合移動方式兼有輪式移動的高效性和腿式移動的良好越障性能，將成為未來機器人發展的方向。

專利CN104527835B公開了一種輪腿模式可切換機器人，在車體兩側長邊對稱安裝有四條結構完全相同的腿和四個車輪，在車體內安裝有車輪電機驅動裝置用于驅動四個車輪，每條腿均包括弧形連接架、大腿、小腿和腳，小腿底部安裝在腳上，小腿頂部安裝在大腿兩部分之間，在大腿上安裝有大腿驅動裝置和小腿驅動裝置，弧形連接架安裝在車體和大腿之間，該弧形連接架由安裝在車體側邊的弧形連接架電機驅動并可繞車輪旋轉。該發明將輪式機器人和足式機器人結合在一起，可以根據具體情況選擇不同的行走方式，提高地形的適應能力，但其足式行走屬于機器人常規運動方式中的關節式移動。

專利CN101219683B公開了一種輪足兩用式移動機器人，采用輪腿結合運動模式，在車體的兩側長邊分別安裝有四條結構相同的具有輪、足兩用功能的腿，在車體內部帶有兩塊電池，用于為車載計算機、內置攝像機及擴展插件提供能源，每條腿由大腿和小腿組成，具有兩級動力輸入單元，通過離合器進行輪腿模式切換，第一電機通過安裝座固定在車體底板上，座把第一周固定到車體側面上在車體內安裝有內置攝像機可以作為機器人的眼睛，車載計算機作為整個機器人運動的規劃控制中心，小輪為被動輪有電磁抱閘控制從動或止轉。此發明雖然能提高機器人行走時對不同地形地貌的適應程度，但輪、足轉換是通過轉動輪子并改變輪子與機器人腿之間的相對位置來進行加以實現，此種轉換模式需要的機械結構非常復雜，控制方法也很復雜，使得返修率較高。

并聯機構由于具有無累積誤差，精度較高；驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態響應好；結構緊湊，剛度高，承載能力大；完全對稱的并聯機構具有較好的各向同性以及工作空間較小等優點，越來越受到科研人員的重視。

發明內容

本實用新型針對現有輪腿式機器人存在的上述問題，基于球面并聯機構的特性，提供了一種基于球面并聯機構的輪腿式移動機器人，將機器人腿部結構設置成兩支鏈的球面并聯機構，每條支鏈為RPR結構，使得腿部末端可以在其末端球面上運動，滿足了腿部運動的靈活性，同時并聯機構的引入大大提升了機器人的承載能力。