[发明专利]一种腿轮混合式液压机械腿

说明书

技术领域

本发明型涉及了一种液压机械腿，尤其是涉及一种腿轮混合式液压机械腿。

背景技术

轮式机器人近年来得到了很好的发展，世界各大机器人厂商都发布了自己的服务式轮式机器人，轮式机器人的行进控制技术已经比较完善。然而，轮式机器人存在的一个较为明显的劣质在于其行走空间仅限于平坦路面，无法完成山地行走、跨越障碍等任务。

由于足式行进机器人可以克服崎岖山路等条件进行行走，受到许多机器人研究人员的青睐。美国的“大狗”机器人在网络上的视频一经公布就引起了很大的反响，四足机器人带来的能够克服不平坦地面条件的优势愈来愈受到各方的重视。

机械腿通常分为电机驱动和液压传动。液压传动能够在相同体积下比电气装置产生更大的动力，并且液压装置的运行比较平稳，装置重量轻、惯性小、反应快，因此易于实现快速启动、制动和频繁的换向，而液压传动的这些优点十分适合应用于机械腿。

然而，足式机械腿虽然具有能够克服复杂路面条件的种种优点，但是控制较为复杂，能源消耗也较大，在平坦路面上若仍然采用足式前进方式则会导致不必要的能源消耗。同时，足式前进方式在平坦地面上的行走速度和效率都不及普通的轮式机器人。但是轮式机器人又无法在崎岖山路等复杂路面环境下行走。这就使得研究人员开始寻找两种行进方式的契合点，克服各自的劣势，发挥各自行进方式的优势。

发明内容

为同时发挥轮式和足式前进方式的优势，并克服各自的劣势，使机器人可以再平坦路面上高效快速行走，又能够在复杂地面条件下穿越障碍行走，本发明提出了一种腿轮混合式液压机械腿，具有腿轮两种行进方式，能够在两种行进方式之间进行快速切换，克服了单独进行足式或轮式行进的机器人存在的缺陷。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括大腿液压缸、小腿液压缸以及相对平行安装的大腿杆板、小腿杆板、主体连接板和大腿液压缸连接板，两块主体连接板顶部之间装有主体方形固定块，两个大腿液压缸连接板顶部之间装有主体方形固定块，主体连接板的主体方形固定块与大腿液压缸连接板的主体方形固定块之间连接有主体圆柱连接柱；

两块主体连接板底部均分别通过轴承连接支架与两块大腿杆板的顶部铰接，两块大腿杆板底部均分别通过轴承连接支架与两块小腿杆板的一端铰接，两块小腿杆板的另一端之间固定有小腿方形固定块，小腿方形固定块上固定有小腿末端杆，小腿末端杆与两块小腿杆板平行；

大腿液压缸的活塞杆端通过液压缸活塞杆铰接支架铰接在两块大腿杆板上部之间，大腿液压缸的缸体端通过液压缸缸体铰接支架铰接在两个大腿液压缸连接板底部之间；

与大腿液压缸活塞杆端相铰接的两块大腿杆板上部另一侧各延伸设有侧臂板，小腿液压缸的活塞杆端通过液压缸活塞杆铰接支架铰接在两块小腿杆板中部之间，小腿液压缸的缸体端通过液压缸缸体铰接支架铰接在两块大腿杆板延伸出的侧臂板上。

所述的两块小腿杆板与两块大腿杆板铰接处的两个轴承连接支架之间铰接有电动机支架，电动机支架上装有电动机，轮子与电动机的输出轴相连接。

所述的小腿末端杆为金属，小腿末端杆末端处为半圆球体，半圆球体的外层包裹有一层用于增大摩擦力的橡胶层，使该机械腿采用足式行进方式时与地面的摩擦力增大。

所述的轴承连接支架为阶梯轴结构，阶梯轴的阶梯圆周面上设有轴承。

所述的大腿液压缸与小腿液压缸采用拉杆式液压缸。

本发明型的有益效果是：

本发明型结构简明、控制方便，通过两组液压缸控制完成两自由度的运动，以及将大腿和小腿摆到合适的位置上切换至轮式行进方式，可保证两种行进方式切换的快速性，可用于四足或六足机器人。

对轮式行进方式的设计，将轮子安装在膝关节部位，可以实现快速切换，并通过大腿液压缸在轮式行进过程中提供减震。同时，避免了足式行进过程中轮子和地面的直接接触，减小了对轮子和电动机的震动，从而延长了电机和轮子的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的三维模型图。

图2是本发明的足式运动状态一。

图3是本发明的足式运动状态二。

图4是本发明的足式运动状态三。

图5是本发明的足式运动状态四。

图6是本发明的轮式运动状态。

图7是本发明的轮子装配细节展示。