[發(fā)明專利]一種輪腿復(fù)合球形機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310371081.5
• 申請(qǐng)日: 2023-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN116395055A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈軻;柳麗;柯友豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/028
• 分類號(hào): B62D57/028;B62D57/02
• 代理公司: 寧波高新區(qū)核心力專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33273
• 代理人: 蔡菡華

本發(fā)明公開了一種輪腿復(fù)合球形機(jī)器人，特點(diǎn)是包括骨架和安裝架，骨架上套設(shè)有滾輪，骨架的兩側(cè)固定設(shè)置有球面狀的殼體，安裝架位于殼體內(nèi)且與殼體相固定，安裝架上設(shè)置有滾輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和四個(gè)可收縮的腿部組件，四個(gè)腿部組件呈前后兩兩對(duì)稱設(shè)置，當(dāng)腿部組件處于收縮狀態(tài)時(shí)，腿部組件與殼體、滾輪共同形成一個(gè)完整的球面，滾輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于骨架內(nèi)；優(yōu)點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅使用兩自由度就能實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，為腿部組件預(yù)留更大的空間，提升了腿部組件伸展時(shí)的工作空間，并保證了復(fù)合球形機(jī)器人在不同非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中（如崎嶇地形）的運(yùn)動(dòng)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人，尤其涉及一種輪腿復(fù)合球形機(jī)器人。

背景技術(shù)

近年來，隨著人類研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，移動(dòng)機(jī)器人的作業(yè)場(chǎng)景不再局限于結(jié)構(gòu)化環(huán)境，這就需要移動(dòng)機(jī)器人具有更強(qiáng)的復(fù)雜地形適應(yīng)能力。現(xiàn)階段，地面移動(dòng)機(jī)器人按照?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)型主要可分為輪履式、足式、球形、復(fù)合型等。其中，單運(yùn)動(dòng)模式的移動(dòng)機(jī)器人受限于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單一，難以適用于復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，而具有高適應(yīng)性的移動(dòng)復(fù)合式機(jī)器人成為這一發(fā)展趨勢(shì)的不二選擇。

目前，常見的球形復(fù)合式機(jī)器人主要是由球形、腿足式、螺旋翼機(jī)器人等互相組合構(gòu)成，使得球形復(fù)合式機(jī)器人可在球形姿態(tài)下實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，變換形式后可實(shí)現(xiàn)行走或飛行等。但是，由于球形復(fù)合式機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)多種不同的運(yùn)動(dòng)模式，其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，導(dǎo)致內(nèi)部空間有限，對(duì)于輪腿復(fù)合的球形機(jī)器人來說，必然也使得腿部機(jī)構(gòu)在工作時(shí)的伸展空間受限，導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種輪腿復(fù)合球形機(jī)器人，其簡(jiǎn)化了球形機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為腿部機(jī)構(gòu)預(yù)留了更大的空間，增加了腿部機(jī)構(gòu)的工作空間，保證了復(fù)合球形機(jī)器人在不同非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種輪腿復(fù)合球形機(jī)器人，包括骨架和安裝架，所述的骨架上套設(shè)有滾輪，所述的骨架的兩側(cè)固定設(shè)置有球面狀的殼體，所述的安裝架位于所述的殼體內(nèi)且與所述的殼體相固定，所述的安裝架上設(shè)置有滾輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和四個(gè)可收縮的腿部組件，四個(gè)所述的腿部組件呈前后兩兩對(duì)稱設(shè)置，當(dāng)所述的腿部組件處于收縮狀態(tài)時(shí)，所述的腿部組件與所述的殼體、滾輪共同形成一個(gè)完整的球面，所述的滾輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述的方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于所述的骨架內(nèi)，所述的滾輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)和三個(gè)傳動(dòng)輪，所述的第一電機(jī)固定在所述的安裝架上，所述的安裝架上固定設(shè)置有三個(gè)沿圓周方向均勻分布的輪腿桿，三個(gè)所述的傳動(dòng)輪一一對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述的輪腿桿的端部，所述的傳動(dòng)輪與所述的滾輪的內(nèi)表面相抵并撐起所述的滾輪，使得所述的滾輪與所述的骨架不接觸，所述的第一電機(jī)通過皮帶輪組件帶動(dòng)至少兩個(gè)傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)、重力架和兩個(gè)重力塊，所述的重力架的上端與所述的安裝架相鉸接，所述的重力塊對(duì)稱固定在所述的重力架的下端的兩側(cè)，所述的第二電機(jī)固定安裝在所述的重力架上，所述的第二電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上同軸固定設(shè)置有主動(dòng)齒輪，所述的重力架的上端固定設(shè)置有傳動(dòng)齒輪，所述的傳動(dòng)齒輪與所述的主動(dòng)齒輪相嚙合，用于驅(qū)動(dòng)所述的重力架產(chǎn)生擺動(dòng)，所述的重力架的擺動(dòng)方向與所述的滾輪的滾動(dòng)方向相垂直。

進(jìn)一步地，所述的重力架的上端固定設(shè)置有傳動(dòng)軸，所述的傳動(dòng)軸與所述的安裝架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述的傳動(dòng)齒輪與所述的傳動(dòng)軸同軸固定。

進(jìn)一步地，所述的腿部組件包括支撐腿板、第一舵機(jī)、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)架，所述的第一舵機(jī)固定在所述的安裝架上，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)架與所述的第一舵機(jī)的舵盤相固定，所述的第一舵機(jī)帶動(dòng)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)架在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的第二舵機(jī)和第三舵機(jī)均固定在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)架上，所述的第二舵機(jī)的舵盤上固定設(shè)置有第一連桿，所述的第三舵機(jī)的舵盤上固定設(shè)置有連接座，所述的連接座上鉸接有第二連桿，所述的第二連桿位于所述的第一連桿的下方，所述的第一連桿的端部和所述的第二連桿的端部均與所述的支撐腿板相鉸接，所述的第一連桿和連接座均在豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的支撐腿板上固定設(shè)置有支撐桿，所述的支撐桿的端部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有支撐輪。