[發明專利]一種全地形自適應輪步式機器人

有效

• 申請號: 202011411029.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112519913B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 徐琳;張弘韜;賈克;韓承冷;李路航;張任旭
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 樂綜勝

1.一種全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，包括車架、四個輪足切換總成、電池和電機液壓總成，兩個輪足切換總成布置于車架的前端，另外兩個輪足切換總成布置于車架的后端，電池和電機液壓總成固設于車架上，電池和電機液壓總成與輪足切換總成連接；車架中部設有兩個中間腿總成，兩個中間腿總成分別設置于車架兩側；

輪足切換總成包括油氣懸掛、動力傳輸軸搖臂、動力傳輸軸、橫向切換機構、縱臂和腿部機構，縱臂、橫向切換機構和腿部機構依次套設于動力傳輸軸，油氣懸掛的一端鉸鏈固定于底盤上，油氣懸掛的另一端與動力傳輸軸搖臂的一端鉸接，動力傳輸軸搖臂的另一端與動力傳輸軸的一端連接，縱臂的下端設有車輪，車輪連接有輪轂電機；油氣懸掛伸縮通過動力傳輸軸搖臂帶動動力傳輸軸轉動，橫向切換機構切換至不同狀態分別與縱臂或腿部機構連接，動力傳輸軸通過橫向切換機構帶動縱臂或腿部機構動作；

腿部機構包括切換自由度浮動機構、曲柄、曲柄連桿、單自由度電機、雙自由度動力桿、連桿機構、腳板連桿和腳板，曲柄連桿的一端通過曲柄與單自由度電機連接，并與切換自由度浮動機構連接，動力傳輸軸與雙自由度動力桿連接，雙自由度動力桿通過連桿機構分別與切換自由度浮動機構和腳板連桿的上端連接，腳板連桿的上端與曲柄連桿的另一端鉸接，腳板連桿的下端與腳板連接；單自由度電機通過減速電機支架固設于車架上；

切換自由度浮動機構包括雙自由度液壓缸和上端單自由度液壓缸，雙自由度液壓缸的一端與上端單自由度液壓缸的一端鉸接，上端單自由度液壓缸的另一端與曲柄連桿鉸接，雙自由度液壓缸的另一端與連桿機構連接。

2.根據權利要求1所述的全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，車架包括前車架和后車架，前車架的后端與后車架的前端之間連接有轉向總成，兩個前端輪足切換總成布置于前車架上，兩個后端輪足切換總成布置于后車架上；中間足總成通過中間足安裝支架與后車架的前端或前車架的后端連接。

3.根據權利要求2所述的全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，轉向總成包括轉向器和轉向軸，前車架的后端和后車架的前端均連接有連接件，轉向軸穿過后車架的連接件與前車架的連接件連接，轉向軸與后車架的連接件之間設有角接觸球軸承。

4.根據權利要求1~3中任意一項所述的全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，中間腿總成包括旋轉執行器、大腿桿、小腿桿和中間足端機構，旋轉執行器設置于車體上，旋轉執行器與大腿桿上端連接，大腿桿的下端與小腿桿的上端鉸接，足與小腿桿的下端連接，旋轉執行器與大腿桿之間連接有第一推拉機構，大腿桿與小腿桿之間連接有第二推拉機構。

5.根據權利要求4所述的全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，中間足端機構包括足身外殼、輪步轉換機構和足底腳爪，輪步轉換機構設置于足身外殼上；

足底腳爪包括腳爪和輪體，輪體通過主銷軸設置于足身外殼的下端連接， 輪體與腳爪的一端連接，腳爪的另一端與輪步轉換機構連接，輪步轉換機構帶動腳爪及輪體繞主銷軸轉動；

輪步轉換機構包括推拉組件和轉動片，推拉組件設置于足身外殼上，推拉組件與轉動片鉸接，轉動片的端部與腳爪鉸接；

轉動片與腳爪之間連接有減震器；

腳爪的個數有多個，分為前腳爪和后腳爪，每個腳爪均連接有一個輪體，各輪體通過主銷軸與足身外殼連接。

6.根據權利要求5所述的全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，推拉組件包括絲桿電機、電機軌道架、軌道和軌道滑塊，軌道沿豎向布置于足身外殼上，軌道滑塊設置于軌道上，絲桿電機設置于足身外殼上，絲桿電機通過絲桿與軌道滑塊連接，絲桿電機驅動絲桿帶動軌道滑塊沿軌道上下移動，軌道滑塊通過滑塊銷軸與轉動片鉸接。

7.根據權利要求1所述的全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，橫向切換機構包括套設于動力傳輸軸上的兩個制動盤和接合齒套，兩個制動盤分別與縱臂和腿部機構連接，并分別布置于接合齒套的兩側，接合齒套連接有撥片，接合齒套內圈通過花鍵與動力傳輸軸連接，制動盤的內圈布置有內齒花鍵，接合齒套的外圈布置有外齒花鍵，接合齒套沿軸向來回移動通過花鍵與兩個制動盤中的一個嚙合。

8.根據權利要求1所述的全地形自適應輪步式機器人，其特征在于，連桿機構包括缸體底座、側邊連桿和下端液壓桿連桿，缸體底座的兩端分別與雙自由度動力桿的一端和側邊連桿的一端鉸接，雙自由度液壓缸的缸體與缸體底座連接固定，雙自由度液壓缸的液壓桿與上端單自由度液壓缸的一端鉸接，側邊連桿的另一端與下端液壓桿連桿的一端鉸接，上端單自由度液壓缸的另一端與曲柄連桿的一端鉸接，下端液壓桿連桿的另一端與雙自由度動力桿的另一端和腳板連桿鉸接。