[发明专利]复杂地形轮腿式移动机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种飞行器技术领域的装置，具体是一种可用于外星球探测的复杂地形轮腿式移动机器人。

背景技术

轮式移动机器人的优点是快速高效，缺点是地形适应能力差。为了适应相对复杂的地形环境，目前很多机器人都不是采用单一的轮式移动系统，而更多的是采用轮履式、轮腿式等复合移动机构。这种复合移动机器人在不同的环境下采用不同的行进策略，极大地提高了机器人的前进速度和地形适应能力，成为当今机器人发展的一个重要方向。移动机器人平台是一个独立的模块，和其他模块之间相互独立，便于二次开发和改装，应用范围很广。

机器人移动系统平台要解决的实质问题是，通过对于它所处的环境，要实现的功能等指标进行分析之后，提出一套最优的机械结构，使其能够实现预定的工作要求，即实现相应的运动。移动系统平台设计的首要问题是根据环境，确定行进方式，单一的行进方式主要有轮式，腿式和履带式等。其各有其优缺点，而对于相对复杂的地形环境，如今大都采用两种或以上的行进方式相结合，这样的组合对于相对复杂的地形环境有着更强的适应能力。

现有的轮腿式机器人主要有以下几种：1，以美国的Mars Rover火星车为代表的六轮腿式移动机器人，它可跨越高于其轮径的障碍，但受其结构的限制，车身距离地面的距离太小，在复杂地形环境下行进效率不高，能耗较大。2，以上海交通大学三角叉式轮腿机器人为代表，这类机器人越障能力较强，控制简单，但其效率较低，底盘振动剧烈，寿命不长。3，以清华大学设计的轮腿式可变结构移动机器人为代表，它可实现轮、腿、轮腿复合的运动，虽然其越障能力也较强，但是需要八个电机和四个万向轮，功耗较大，负载能力和续航能力也较差。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101948011，公开日2011-01-19，记载了一种六足万向行走的多功能月球探测机器人，它分为机械结构和控制系统两部分；机械结构是由一个圆形载物平台和六个按正六边形均匀分布的多自由度足臂所构成，在此基础上，可以在圆形载物平台上加装需要的各种功能模块，以实现功能扩展；控制系统采用AVR单片机结构，用来将各个功能模块和机械结构结合起来，形成一个月球探测机器人系统。但该现有技术与本发明相比存在的缺陷及不足在于单个足臂机构自由度为3个，折叠、越障、跨沟等能力不足；各关节之间采用串联连接方式，整体受力特性不好，运动可靠性较低；各关节运动耦合，步态规划计算较复杂，整机节能特性不好。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种复杂地形轮腿式移动机器人，能满足在复杂环境下的多重要求，包括能够实现爬坡，越障，跨沟以及在非平整地面平稳前进；且装置可折叠、便于运送，结构简单、能耗低。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：平台、均匀设置于平台边缘的六个轮腿系统，各轮腿系统结构相同，包括：转向机构、翻转机构、摆动提升机构、旋转机构和轮子，其中：转向机构固定于平台上且与翻转机构相连，摆动提升机构的两端分别与翻转机构和旋转机构相连，轮子连接于旋转机构的底部。

所述的转向机构包括第一旋转副，该第一旋转副包括：两个轴线相互垂直且相互连接的圆柱件。

所述的翻转机构包括第二旋转副，该第二旋转副包括：相互连接的一个圆柱形环面和一个圆柱体。

所述的摆动提升机构包括：两个结构相同的主动杆和两个从动杆，其中：两个主动杆的两个端部共同与翻转机构相连，另外两个端部分别与两个对应的从动杆的端部相连。

所述的第一从动杆的长度小于第二从动杆的长度，第一从动杆的另一侧端部与第二从动杆的中部相连，第二从动杆的另一侧端部与旋转机构相连；或者两个从动杆的结构相同，第一从动杆的中部与第二从动杆的中部相连，两个从动杆的另外两个端部分别与两个延伸杆的一侧端部相连，两个延伸杆的结构相同且另外一侧端部相互连接并与旋转机构相连。

作为第三旋转副的旋转机构具体为中心设有垂直转动轴的长方形卡脚。

作为第四旋转副的转轮机构具体为两个末端通过轮轴相连的轮架结构。

本发明的转向机构安装在平台上，可实现整个腿部绕竖直轴的旋转；翻转机构安装在摆动提升机构上，实现整个轮腿平面的翻转；旋转机构安装在轮子上，用于调整轮子与轮腿平面的夹角。摆动提升机构通过上面两根主动杆的转动带动下面从动杆的运动，实现提升以及摆动等运动。

本发明机器人采用轮腿复合式结构，腿采用串并联混接，结构简单，控制容易，跨越障碍能力较强，能耗较低，地形适应能力很强，且可折叠。

附图说明