[發明專利]一種具有懸掛的輪足式機器人腿部結構及輪足式機器人

有效

• 申請號: 202111388403.4
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN113978566B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 朱恩梟;陳明方;姚國一;張永霞;王學軍;王森;吳海波;黃良恩;何朝銀;成之煜;趙煜瑩
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 陳波

本發明公開了一種具有懸掛的輪足式機器人腿部結構及輪足式機器人，腿部結構包括電機模組、懸掛裝置、肘關節、小腿和大腿；輪足式機器人包括腿部結構和機架。本發明可以根據不同的路況，實現輪式運動和足式運動之間的自動切換，不僅滿足了不同路況的需求，而且提高了機器人有限電能的利用率；輪足動力切換實現了電機動力的共享，免去了傳統的外加動力電機給驅動輪提供動力帶來的各種問題；腿部結構慣量得到最大限度控制，在保證機器人運動性能的同時，大幅提升了機器人的續航時間和里程；更符合城市化道路、工廠作業等應用場景的需求，為傳統四足機器人的高能耗問題提供了較好的解決方案。

技術領域

本發明涉及一種具有懸掛的輪足式機器人腿部結構及輪足式機器人，屬于機器人領域。

背景技術

四足機器人良好的地形適應性，很受廣大學者的青睞。然而，目前機器人的運行功耗普遍偏高，續航時間和里程受到了極大的限制。近年來，為了緩解機器人能耗問題以及提高其移動速度，研究員在機器人腿部足端融入了高能量效率的驅動輪，并且驅動輪集成電機為一體，進一步導致機器人腿部慣量居高不下，如何降低機器人的運行功耗，增強續航依然是個難題。

發明內容

本發明提供了一種具有懸掛的輪足式機器人腿部結構，該腿部結構具有足式和輪式兩種運動形式，輕量化設計的腿部結構能實現輪足式機器人的運動形式切換。輪式運動時，輪子具有獨立懸掛系統，腿部的柔性得到增強，進一步地可以將該腿部結構用于構建輪足式機器人，為傳統四足機器人的高能耗問題提供了較好的解決方案。

本發明的技術方案是：一種具有懸掛的輪足式機器人腿部結構，包括電機模組2、懸掛裝置3、肘關節4、小腿5和大腿6；所述電機模組2包括兩個動力源，肘關節4包括輪式機構17及輪足動力切換執行機構，輪足動力切換執行機構上安裝輪式機構17；第一動力源與第二動力源連接，第二動力源與大腿6一端連接，大腿6另一端連接輪足動力切換執行機構，小腿5一端連接輪足動力切換執行機構，懸掛裝置3用于懸掛小腿5另一端；第二動力源輸出動力至輪足動力切換執行機構，通過輪足動力切換執行機構實現工作方式一、工作方式二之間的切換；其中，工作方式一為輪式機構17和小腿5共同獲得第二動力源動力的方式，工作方式二為輪式機構17獲得第二動力源動力的方式。

進一步地，所述電機模組2將大腿電機7作為第一動力源，將小腿電機10作為第二動力源，大腿電機7內轉子轉動通過電機連接環9將轉動傳遞給小腿電機10，帶動小腿電機10的內、外轉子一起轉動；小腿電機10的外轉子轉動帶動整條大腿6轉動，大腿6整體轉動帶動整條小腿5跟隨大腿6轉動；小腿電機10的內轉子相對于外轉子獨立轉動時，將動力傳送給小同步輪13，小同步輪13跟隨小腿電機10內轉子轉動，小同步輪13將轉動傳遞給肘關節4上的大同步輪22。

進一步地，所述懸掛裝置3包括滑槽塊14、矩形壓縮彈簧15、支架16；其中，滑槽塊14開有滑槽Ⅰ及與滑槽Ⅰ貫通的導入口，矩形壓縮彈簧15置于滑槽塊14的滑槽Ⅰ一側端部的方形槽里，滑槽塊14一側固定連接在支架16上，通過滑槽塊14與支架16的裝配將矩形壓縮彈簧15通過支架16封住。

進一步地，所述輪足動力切換執行機構實現工作方式一、工作方式二之間的切換，具體為：工作方式一位于工作點A，工作方式二位于工作點B，卡扣桿28處于工作點A，活動卡扣27被釋放，活動卡扣27與肘關節內套24、中心旋轉軸40配合接觸，使與肘關節內套24連接的小腿5、與中心旋轉軸40連接的輪式機構17都獲得第二動力源的動力；卡扣桿28處于工作點B，活動卡扣27被卡住，活動卡扣27與肘關節內套24接觸，使輪式機構17獲得第二動力源的動力。

進一步地，所述輪式機構17采用麥克納姆輪。