[发明专利]一种三轮足式串并混联机器人有效

专利信息
申请号: 201210101861.X 申请日: 2012-03-31
公开(公告)号: CN102849141A 公开(公告)日: 2013-01-02
发明(设计)人: 艾青林;楼勇亮;陈教料 申请(专利权)人: 浙江工业大学
主分类号: B62D57/032 分类号: B62D57/032
代理公司: 杭州天正专利事务所有限公司 33201 代理人: 王兵;王利强
地址: 310014 *** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 三轮 足式串 联机
【说明书】:

技术领域

发明属于多足步行机器人领域,尤其是涉及一种三轮足式串并混联机器人机构。

技术背景

目前国内外机器人的行走机构按移动方式可以分为轮式、腿式、履带式等。然而,它们各自都存在着相应的缺陷,轮式结构速度快,控制灵活,但越障能力有限。腿式结构适应能力强,观赏性也好,但能耗大,控制复杂,且不适于对灵活性、快速性要求高的场合。履带式移动机器人重量大,能耗高等。

发明内容

为了克服移动行走机器人不能兼顾结构简单、灵活性和快速性的不足,本发明提出了一种在简化结构的同时,具有良好的灵活性和快速性的三轮足式串并混联机器人。

为了解决上述技术问题提出的技术方案为:

一种三轮足式串并混联机器人,所述三轮足式串并混联机器人包括运载平台、电池、控制系统、摄像头和3个6自由度的轮足组合式运动支链,所述运载平台上安装电池、控制系统和摄像头,在所述运载平台下方安装所述轮足组合式运动支链,所述轮足组合式运动支链包括偏航关节、偏航关节支架、上俯仰关节、大腿、中俯仰关节、中俯仰关节支架,上横滚关节、小腿、下俯仰关节、下俯仰关节支架、下横滚关节、动力轮支架和动力轮,所述偏航关节与所述运载平台下方固定连接,所述偏航关节安装在偏航关节支架上方,所述偏航关节支架侧边安装上俯仰关节,上俯仰关节与大腿上端固定连接,所述大腿下端与中俯仰关节连接,所述中俯仰关节安装在中俯仰关节支架上,所述中俯仰关节支架与下横滚关节连接,所述下横滚关节与小腿上端连接,所述小腿下端与下俯仰关节连接,所述下俯仰关节安装在下俯仰关节支架上,所述下俯仰关节支架与下横滚关节连接,所述下横滚关节与动力轮支架连接,所述动力轮支架上安装动力轮。

进一步,所述偏航关节、上俯仰关节、中俯仰关节、上横滚关节、下俯仰关节、下横滚关节均采用旋转关节,所述旋转关节包括关节外壳、左端输出轴承、左端盖、绝对编码器固定套筒、绝对编码器、输出法兰、波发生器椭圆塞、波发生器轴承、柔轮、钢轮、固定架、键、输入法兰、行星轮变速器、套筒、直流伺服电机、制动器、增量编码器、增量编码器固定套筒、右端输出轴承和右端盖;绝对编码器通过绝对编码器固定套筒定位于绝对编码器底座,关节外壳通过左端输出轴承与绝对编码器底座可转动连接,关节外壳同时通过螺钉与固定架固接,固定架通过螺栓固接谐波减速器的钢轮,谐波减速器的柔轮通过螺栓与输入法兰固接在一起,输出法兰与波发生器椭圆塞用螺钉相接,而行星轮变速器的输出轴通过键与输出法兰连接,套筒通过螺栓分别与输入法兰和增量编码器底座固定连接,所述行星轮变速器、直流伺服电机、制动器和增量编码器位于套筒内,制动器与增量编码器连接,直流伺服电机输出轴一端与制动器连接,直流伺服电机输出轴另一端与行星轮变速器连接,关节外壳与右端盖通过右端输出轴承转动连接,增量编码器通过增量编码器固定套筒定位并固定在右端盖内。

再进一步,所述的运载平台每边的夹角为60°,运载平台呈正三角形状。

本发明的技术构思为:由于现有的轮式、腿式、履带式机构都有优缺点,如果将其中的2种或是多种结构相结合,发挥各自的优势,弥补彼此的不足,就可以使机器人的行走性能得到很大的改善。

三轮足式串并混联机器人具有刚度大、承载能力强、运动形式灵活、体积伸缩比大、越障及爬陡坡能力强、多功能作业等特点。这使得该机器人具有广阔的军事与太空作业用途,适合在月球或者火星表面等复杂环境中,协助甚至替代宇航员执行太空探险任务。因此,研究三轮足式串并混联机器人对于开发新结构多足步行机器人,拓宽多足步行机器人的应用领域具有重要的理论与工程意义。

本发明具有的有益的效果是:

1.本发明提供的新型三轮足式串并混联机器人机构的工作空间比单一的轮式、腿式、履带式机构的要大的多,可以完成大空间范围的越障、翻越陡坡及其他任务;

2.本发明的新型三轮足式串并混联机器人机构的各运动支链的“小腿”可以折叠进“大腿”里,“大腿”则沿着运载平台三角形各边方向排列,这种结构使得整个机器人都收缩至运载平台三角形范围之内,这种体积收缩比大的特点使得三轮足式串并混联机器人虽然关节部件数量众多,但收缩之后的体积却不大,非常便于携带,特别适合于内部空间有限的航天器的停放与运载;

3.新型三轮足式串并混联机器人机构还具有其他多种功能。运载平台内侧安装电池和电脑控制器,可控制机器人运动,并对机器人各关节电机供电。

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