[发明专利]仿生六轮腿全驱动行走机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种属于仿生机器人应用领域的行走机械，更确切地说，本发明涉及一种仿生六轮腿六电机全驱动式行走机构。

背景技术

长时间以来，轮子的滚动已被人们认为是运动的最简单和最自然的形式，但近年来有越来越多的人开始关注“腿”这一运动机械。很显然，相比于轮子，腿在越障方面有极大的优势。一个众所周知的事实是，在自然界中没有现成的硬路面，动物的行动完全是越野行为，在动物运动的本身系统中根本找不到轮子或转动关节。正如著名土壤—车辆力学研究专家培克（M.G.Bekker）所言；“车轮成为普遍应用的运输机构的原因不一定是因为它的效率高，而可能是因为允许它在上面滚动的道路”。但开发腿式机器人的最大困难在于对“腿”的实时控制，这涉及到传感、控制、关节自由度的实现机构等一系列问题。除此之外，腿式机械还有一个最大的弊端在于传动效率低，或者说能够达到的运动速度远低于人们的心理预期。

考虑到纯轮式机械与纯腿式机械的局限性，人们开始考虑将“轮”与“腿”结合起来，以兼顾速度与越障能力。其代表有中国专利公告（开）号为CN102649450A，公告（开）日为2012.8.29日，申请号为CN201210103257.0，发明名称为“多关节链节式机器人”，发明人为北京理工大学的罗庆生等；还有中国专利公告（开）号为CN102180205A,公告（开）日为2011.09.14，申请号为CN201110089738.6，发明名称为“一种轮腿式机器人”，发明人为河南科技大学的付三玲等。在国外，美国Case Western Reserve University研发的Whegs系列和University of Michigan、UC Berkeley和加拿大McGill University共同研制的RHex仿生蟑螂机器人也是轮腿式行走机械中比较成功的代表。但上述研究成果的共同特点是采用了很多传感器和复杂的控制逻辑来实现运动过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术采用了很多传感器和复杂的控制逻辑的问题，提供了仿生六轮腿全驱动行走机构。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的仿生六轮腿全驱动行走机构包括轮腿行走机械部分。所述的轮腿行走机械部分包括前车架、后车架、中部自由度关节装置、轮腿与驱动组合体。

所述的轮腿是指前左轮腿、中左轮腿、后左轮腿、后右轮腿、中右轮腿与前右轮腿。

所述的驱动组合体是指前左驱动组合体、中左驱动组合体、后左驱动组合体、后右驱动组合体、中右驱动组合体与前右驱动组合体。

中部自由度关节装置固定安装于后车架。前端底板的中间位置，前车架的后端插入后车架前端的开口之间，并采用中部自由度关节装置中的连接杆将两者转动连接，前左驱动组合体安装在前车架的前左处并与前左轮腿固定连接，前右驱动组合体安装在前车架的前右处并与前右轮腿固定连接，中左驱动组合体安装在后车架的前左处并与中左轮腿固定连接，后左驱动组合体安装在后车架的后左处并与后左轮腿固定连接，后右驱动组合体安装在后车架的后右处并与后右轮腿固定连接，中右驱动组合体安装在后车架的前右处并与中右轮腿固定连接。

技术方案中所述的前左驱动组合体包括前左电机、前左测速码盘与前左超越离合器；中左驱动组合体包括中左电机、中左测速码盘与中左超越离合器；后左驱动组合体包括后左电机、后左测速码盘与后左超越离合器；后右驱动组合体包括后右电机、后右测速码盘与后右超越离合器；中右驱动组合体包括中右电机、中右测速码盘与中右超越离合器；前右驱动组合体包括前右电机、前右测速码盘与前右超越离合器；前左驱动组合体、中左驱动组合体与后左驱动组合体的结构相同，后右驱动组合体、中右驱动组合体与前右驱动组合体的结构相同，右侧三个驱动组合体与左侧三个驱动组合体为镜像对称；前左测速码盘套装在前左电机的输出轴上为固定连接，前左电机的输出轴与前左超越离合器的输入端固定连接，前左超越离合器的输出端采用法兰盘与螺钉和前左轮腿固定连接。

技术方案中所述的中部自由度关节装置由连接杆、蜗杆、蜗轮、支座、1号滚针轴承、2号滚针轴承与2个结构相同的3号滚针轴承组成。所述的连接杆是以中心为对称的阶梯轴类件，连接杆的中心位置加工有用于安装蜗轮的键槽，键槽的两侧设置有与前车架后端连接的正六棱柱体，两正六棱柱体的外端是用于安装和后车架转动连接的1号滚针轴承与2号滚针轴承的圆柱体。蜗轮套装在水平放置的连接杆的中心处并采用平键连接，蜗杆采用两个结构相同的3号滚针轴承垂直地安装在支座上的两个轴承孔内为转动连接，蜗轮与蜗杆啮合连接。