本發(fā)明屬于六足機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著人類對自然界探索的進一步深入，各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ诰哂袕?fù)雜環(huán)境自主移動能力機器人的需求也日趨提升。特別需求適用于多種復(fù)雜環(huán)境且靈活機動的六足機器人?，F(xiàn)有技術(shù)方案中，六足機器人的輪足復(fù)合腿部機構(gòu)多采取在足端固定驅(qū)動輪的方式。此種方案雖然能夠使整機有兩種驅(qū)動形式，但在足式行走的條件下，驅(qū)動輪與地面附著面積小，穩(wěn)定性差；同時，在輪式行走的條件下，腿部機構(gòu)剛度差。因此迫切需要一種地形適應(yīng)性強、工作效率高、腿部機構(gòu)剛度大的輪足復(fù)合腿部機構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)，實現(xiàn)了足式輪式結(jié)構(gòu)的相互獨立與轉(zhuǎn)化，增大了腿部機構(gòu)的剛度，提高了腿部機構(gòu)的工作效率，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)，由機體、驅(qū)動單元和輪足復(fù)合行走機構(gòu)組成；

所述機體呈直角，所述驅(qū)動單元的一號電推桿10和二號電推桿16分別固定在機體上的水平橫向和豎直縱向上，驅(qū)動單元的其余控制組件安裝在機體內(nèi)部，并與一號電推桿10和二號電推桿16控制連接，所述輪足復(fù)合行走機構(gòu)由鉸接的平行四邊形結(jié)構(gòu)組成，并連接在兩組電推桿的執(zhí)行端，在兩組電推桿的帶動下，輪足復(fù)合行走機構(gòu)實現(xiàn)輪式行走或足式行走，且二者在各自獨立工作的條件下互不影響。

一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)，其中，所述驅(qū)動單元由單片機、橫向電機驅(qū)動器、縱向電機驅(qū)動器、一號電推桿10、二號電推桿16、橫向位移傳感器以及縱向位移傳感器；

所述橫向電機驅(qū)動器和縱向電機驅(qū)動器分別與單片機信號連接，所述橫向電機驅(qū)動器和縱向電機驅(qū)動器分別與一號電推桿10和二號電推桿16控制連接，所述橫向位移傳感器和縱向位移傳感器分別安裝在一號電推桿10和二號電推桿16的執(zhí)行端部，且橫向位移傳感器和縱向位移傳感器均與單片機信號相連，將采集到的位置信號反饋給單片機。

一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)，其中，在所述機體水平橫向和豎直縱向均安裝有導(dǎo)軌12，一號電推桿10固定在水平橫向?qū)к壣希鋱?zhí)行端鉸接于輪足復(fù)合行走機構(gòu)的一號前叉3，帶動一號前叉3在導(dǎo)軌12上沿水平橫向運動；二號電推桿16固定在機體豎直縱向?qū)к壣?，其?zhí)行端固連于輪足復(fù)合行走機構(gòu)的二號前叉15，帶動二號前叉15在導(dǎo)軌12上沿豎直縱向運動。

一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)，其中，所述一號電推桿10的執(zhí)行端固連有驅(qū)動鍵1，所述驅(qū)動鍵1滑動聯(lián)接在水平橫向?qū)к墐?nèi)；所述一號前叉3豎直縱向設(shè)置，所述驅(qū)動鍵1與一號前叉3的頂端鉸接；所述二號前叉15水平橫向設(shè)置，二號前叉15的頂端固定在豎直縱向?qū)к墐?nèi)，保證可以保證滑動，且二號前叉15的頂端與所述二號電推桿16的執(zhí)行端固連。

一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)，其中，所述輪足復(fù)合行走機構(gòu)由一號前叉3、一號連接片13、二號前叉15、連接桿5、二號連接片17、連接板8、一號支撐桿20、腳板22、二號支撐桿24以及電機輪6組成；

所述一號前叉3與二號前叉15垂直交叉設(shè)置，所述一號連接片13兩端分別與一號前叉3和二號前叉15的中部鉸接；

所述連接板8設(shè)置在二號前叉15下方，所述連接板8為倒置的三角形；

連接板8的上方一端通過連接桿5與二號前叉15的尾端鉸接，另一端通過二號連接片17與二號前叉15的中部鉸接，所述二號前叉15、連接桿5、連接板8和二號連接片17依次鉸接形成第一個平行四邊形機構(gòu)；

所述電機輪6裝配在一號前叉3的尾端，所述一號連接片13與二號連接片17鉸接于二號前叉15的中部，所述二號連接片17的另一端與第一支撐桿20的中部鉸接，第一支撐桿20的尾端與一號前叉3的尾端鉸接，所述一號前叉3、第一支撐桿20、二號連接片17和一號連接片13依次鉸接形成第二個平行四邊形機構(gòu)；

所述腳板22設(shè)置在電機輪6的下方，所述腳板22的一端通過第一支撐桿20依次與連接板8上方一端、一號前叉3尾端鉸接，所述腳板22的另一端通過第二支撐桿24與連接板8下端鉸接，所述腳板22、第一支撐桿20、連接板8和第二支撐桿24依次鉸接形成第三個平行四邊形機構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明所述一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)采用了足式機構(gòu)和輪式機構(gòu)的新型組合，不僅實現(xiàn)了足式輪式結(jié)構(gòu)的相互獨立，同時保留了各自的優(yōu)點而又不相互影響，簡化了控制系統(tǒng)與整體結(jié)構(gòu)；

2、本發(fā)明所述一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)不僅能夠在復(fù)雜路面行走工作，而且能在平坦路面快速行走，提高了工作效率。

3、本發(fā)明所述一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)采取多個平行四邊形機構(gòu)，剛度大，支撐性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)的運動簡圖；

圖3為本發(fā)明所述一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)中，控制系統(tǒng)的原理框圖；

圖中：

1.驅(qū)動鍵，2.一號螺栓，3.一號前叉，4.二號螺栓，

5.連接桿，6.電機輪，7.三號螺栓，8.連接板，

9.四號螺栓，10.一號電推桿，11.一號螺釘，12.滑軌，

13.一號連接片，14.二號螺釘，15.二號前叉，16.二號電推桿，

17.二號連接片，18.五號螺栓，19.六號螺栓，20.一號支撐桿，

21.七號螺栓，22.腳板，23.八號螺栓，24.二號支撐桿。

具體實施方式

為進一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的具體實施方式如下：

本發(fā)明提供了一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)，由機體、驅(qū)動單元和輪足復(fù)合行走機構(gòu)組成；所述機體呈直角結(jié)構(gòu)，使得安裝在其內(nèi)側(cè)的輪足復(fù)合行走機構(gòu)的輪足轉(zhuǎn)換過程互不干涉，所述驅(qū)動單元安裝在機體內(nèi)部，與機體上的電動推桿控制連接，所述輪足復(fù)合行走機構(gòu)聯(lián)接在機體的電動推桿執(zhí)行端，輪足復(fù)合行走機構(gòu)通過驅(qū)動單元對電動推桿的推拉控制，進而實現(xiàn)輪式行走、足式行走以及輪足式之間的轉(zhuǎn)換。

參閱圖1、圖3，所述驅(qū)動單元由單片機、橫向電機驅(qū)動器、縱向電機驅(qū)動器、一號電動推桿10、二號電動推桿16、橫向位移傳感器以及縱向位移傳感器。所述單片機作為單足運動處理單元，通過can總線與整機通信網(wǎng)絡(luò)信號連接，對整機的實時數(shù)據(jù)進行收發(fā)；所述橫向電機驅(qū)動器和縱向電機驅(qū)動器的信號輸入端分別與單片機的信號輸出端相連，接收單片機的控制指令，所述橫向電機驅(qū)動器的信號輸出端與一號電推桿10的信號輸入端相連，一號電推桿10在橫向電機驅(qū)動器的控制下實現(xiàn)沿水平橫向的伸縮；同樣地，所述縱向電機驅(qū)動器的信號輸出端與二號電推桿16的信號輸入端相連，二號電推桿16在縱向電機驅(qū)動器的控制下實現(xiàn)沿豎直縱向的伸縮。所述橫向位移傳感器一端固定在一號電推桿10的執(zhí)行端部；另一端固定在機架上，所述縱向位移傳感器一端固定在二號電推桿16的執(zhí)行端部，另一端固定在機架上，且橫向位移傳感器和縱向位移傳感器均與單片機信號連接，實時采集執(zhí)行端的位置信號數(shù)據(jù)反饋給單片機，以實現(xiàn)對執(zhí)行端的閉環(huán)控制。

參閱圖1，所述機體呈直角結(jié)構(gòu)，沿機體內(nèi)側(cè)水平方向和豎直方向均安裝有導(dǎo)軌12，一號電推桿10的殼體焊接在機體水平方向?qū)к壍暮髠?cè)，其推拉執(zhí)行端連接輪足復(fù)合行走機構(gòu)的一號前叉3，帶動一號前叉3在導(dǎo)軌12上沿水平方向運動；二號電推桿16的殼體焊接在機體豎直方向?qū)к壍南路?，其推拉?zhí)行端聯(lián)接輪足復(fù)合行走機構(gòu)的二號前叉15，帶動二號前叉15在導(dǎo)軌12上沿豎直方向運動。

參閱圖1，所述輪足復(fù)合行走機構(gòu)由一號前叉3、一號連接片13、二號前叉15、連接桿5、二號連接片17、連接板8、一號支撐桿20、腳板22、二號支撐桿24以及電機輪6組成。一號電推桿10的執(zhí)行端焊接固連一個驅(qū)動鍵1，所述驅(qū)動鍵1滑動聯(lián)接在水平橫向?qū)к墐?nèi)；所述一號前叉3豎直縱向設(shè)置，所述驅(qū)動鍵1與一號前叉3的頂端通過一號螺栓2裝配連接，使在驅(qū)動鍵1與一號前叉3之間形成轉(zhuǎn)動副；所述二號前叉15水平橫向設(shè)置，二號前叉15的頂端滑動聯(lián)接在豎直縱向?qū)к墐?nèi)，且二號前叉15的頂端與所述二號推桿16的執(zhí)行端焊接固連。

參閱圖1，所述一號前叉3與二號前叉15垂直交叉設(shè)置，且二號前叉15的叉臂位于一號前叉3叉臂的外側(cè)。所述一號連接片13有兩個對稱地聯(lián)接于一號前叉3與二號前叉15中部的叉肩處；其中，一側(cè)的一號連接片13的一端通過一號螺釘11與一號前叉3的中部叉肩鉸接，另一端通過二號螺釘14與同側(cè)的二號前叉15的中部叉肩鉸接；對稱地，另一側(cè)的一號連接片13的一端通過一號螺釘11與一號前叉3的中部叉肩鉸接，另一端通過二號螺釘14與同側(cè)的二號前叉15的中部叉肩鉸接。所述一號前叉3、一號連接片13與二號前叉15三者之間均形成轉(zhuǎn)動副。

參閱圖1，所述連接板8有兩塊，與二號前叉15的兩個叉臂相對應(yīng)地，對稱設(shè)置在二號前叉15的下方；所述連接板8為倒置的三角形結(jié)構(gòu)，位于二號前叉15一側(cè)的連接板8，其上方兩端分別通過連接桿5和二號連接片17與二號前叉15的叉臂尾端和中部叉肩鉸接，形成能夠擺動的平行四邊形結(jié)構(gòu)，具體地，連接桿5的頂端通過二號螺栓4與二號前叉15的叉臂尾端裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副，連桿5的底端通過四號螺栓9與連接板8裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副；二號連接片17與連桿5相平行，二號連接片17的頂端通過二號螺釘與二號前叉15的中部叉肩裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副，二號連接片17的底端通過五號螺栓18與連接板8裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副；所述二號前叉15、連接桿5、連接板8和二號連接片17依次鉸接形成第一個能夠擺動的平行四邊形機構(gòu)。位于二號前叉15另一側(cè)的連接板8與二號前叉15的聯(lián)接關(guān)系與前述相同，此處不再贅述。

參閱圖1，所述電機輪6設(shè)置在一號前叉3尾端兩個叉臂之間，電機輪6通過三號螺栓7裝配在兩側(cè)的一號前叉3的尾端叉臂之間，以形成輪式行走機構(gòu)。

參閱圖1，所述一號連接片13與二號連接片17通過二號螺釘14鉸接于二號前叉15的中部，所述二號連接片17的另一端與第一支撐桿20的中部通過五號螺栓18鉸接，第一支撐桿20的尾端與一號前叉3的尾端通過三號螺栓7鉸接，所述一號前叉3、第一支撐桿20、二號連接片17和一號連接片13依次鉸接形成第二個能夠擺動的平行四邊形機構(gòu)；

參閱圖1，所述腳板22有兩個，與二號前叉15的兩個叉臂相對應(yīng)地，對稱設(shè)置在電機輪6的下方兩側(cè)；位于二號前叉15一側(cè)的腳板22，腳板22的一端通過第一支撐桿20依次與同側(cè)的連接板8上端和一號前叉3尾端叉臂鉸接，腳板22的另一端通過第二支撐桿24與連接板8下端鉸接，使腳板22、第一支撐桿20、連接板8和第二支撐桿24依次鉸接形成第三個能夠擺動的平行四邊形機構(gòu)。具體地，第一支撐桿20的頂端通過六號螺栓19與同側(cè)的連接板8下端裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副，第一支撐桿20的頂端通過八號螺栓23與腳板22一端裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副；第二支撐桿24的底端通過七號螺栓21與腳板22另一端裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副，二號支撐桿24的頂端通過三號螺栓7與同側(cè)的一號前叉3尾端、電機輪6裝配連接在一起，形成轉(zhuǎn)動副，二號支撐桿24的中部通過五號螺栓18與連接板8上端裝配連接，形成轉(zhuǎn)動副；位于二號前叉15另一側(cè)的腳板22的安裝連接方式與前述相同，此處不再贅述。

所述輪足復(fù)合行走機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如上所述，所述輪足復(fù)合行走機構(gòu)的運動簡圖如圖2所示。

整個機構(gòu)采用鋁合金材料制成，使得機構(gòu)輕便且具有較高的強度。

本發(fā)明所述一種輪足復(fù)合式仿生六足機器人腿部機構(gòu)的工作過程如下所述：

腿部機構(gòu)采用足式行走模式時，在驅(qū)動單元的控制驅(qū)動下，一號電推桿10控制驅(qū)動鍵1進行水平橫向運動，一號前叉3在驅(qū)動鍵1的帶動下沿機體的導(dǎo)軌12水平橫向滑移，二號電推桿16控制二號前叉15沿機體的導(dǎo)軌12豎直縱向滑移；一號前叉3和二號前叉15進行復(fù)合運動，當一號前叉3向后運動，二號前叉15向下運動時，通過機構(gòu)的平行四邊形結(jié)構(gòu)將帶動腳板22向下、向前移動；當一號前叉3向前運動，二號前叉15向上運動時，通過機構(gòu)的平行四邊形結(jié)構(gòu)將帶動腳板22向上、向后移動；如此反復(fù)運行，即實現(xiàn)了所述腿部機構(gòu)的足式行走；

腿部機構(gòu)采用輪式行走模式時，在驅(qū)動單元的控制驅(qū)動下，一號電推桿10控制驅(qū)動鍵1進行水平橫向運動，一號前叉3在驅(qū)動鍵1的帶動下沿機體的導(dǎo)軌12水平橫向滑移，二號電推桿16控制二號前叉15沿機體的導(dǎo)軌12豎直縱向滑移；當一號前叉3運動到達最前方，二號前叉15運動到達最上方時，在平行四邊形結(jié)構(gòu)的帶動下，腳板22將向后完全抬起，電機輪6與地面接觸，由電機帶動電機輪6旋轉(zhuǎn)，這即實現(xiàn)了所述腿部機構(gòu)的輪式行走。

整個機構(gòu)采用鋁合金材料，使得機構(gòu)輕便且具有較高的強度。一號電推桿10、二號電推桿16由單片機控制使其能夠做到伸長和收縮。

上述腿部機構(gòu)的輪足轉(zhuǎn)換過程中，足式行走時，電機輪6懸空不與地面接觸；而輪式行走時，腳板22完全抬起不與地面接觸。