[实用新型]一种适应复杂地形的二轮平衡轮腿式机器人的轮腿机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体的说是一种适应复杂地形的二轮平衡轮腿式机器人的轮腿机构。

背景技术

二轮平衡轮腿式机器人，有着自身的巨大优势，通过PID算法的调节，可以使机器人仅使用两条轮足就可以平稳运行，尤其是在狭窄地形当中，二轮平衡轮腿式机器人有着独特的优势。

当前的二轮平衡轮腿式机器人的轮腿结构只有固定的轮距和高度，只适用于平地行走，缺乏对复杂地形的适应能力，轮腿结构复杂，算法复杂，平衡性较差，并且不能负载大量物品以实现物体运输的功能。

轮腿式多足机器人相对于轮式机器人与多足式机器人在地形利用及适应方面有着更好的灵活性。相对于轮式机器人，轮腿式多足机器人可以在复杂地形上行走；相对于多足式机器人，轮腿式机器人可以在用更少的能量在平整路面上以更高的速度前进。

一般轮腿式多足机器人有两对或三对轮腿作为支撑，如NASA的ATHLETE轮腿式机器人。ATHLETE虽然具有地形适应性及利用率优越，但是体型庞大，仅可作为载具使用，任务适应度低，灵活性差。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种适应复杂地形的二轮平衡轮腿式机器人的轮腿机构，机械结构简单，平衡性能好，不仅可以用于二轮平衡机器人在复杂地形的平稳行驶，并且可以作为单体模块组成轮腿式多足机器人的轮腿结构，进行爬行，并实现物体运输功能，极大的降低轮腿式机器人的复杂度和成本。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种适应复杂地形的轮腿式机器人的轮腿机构，包含有主体机架和对称设置于所述主体机架左右两侧结构相同的两个轮腿，所述轮腿所述轮腿机构由第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机、直流电机和轮胎组成，所述第一舵机与第二舵机、第三舵机与第四舵机的机身分别通过金属机架a连接，所述第四舵机的舵盘固定在主体机架上，所述第二舵机与第三舵机的舵盘之间通过金属机架b连接，所述第一舵机的舵盘与直流电机的机身连接，所述轮胎与直流电机的输出端连接。

每个舵机的舵盘旋转范围为1-180°。

本实用新型阐述的二轮平衡轮腿式机器人的轮腿机构，设计了主体机架左右对称设置的两个轮腿，该轮腿包括具有特定连接关系的四个舵机、一个直流电机和一个轮胎，通过控制舵机舵盘的转动方向调整四个舵机之间的位置关系，从而调整轮腿的高度，在机器人控制系统PID算法的控制下，使二轮平衡轮腿式机器人能够适应多种复杂地形平稳行走；该轮腿机构适用于二轮平衡轮腿式机器人，同时也作为单体模块组成轮腿式多足机器人的轮腿结构，实现轮腿式多足机器人的多足爬行，并可实现运输功能；该轮腿机构机械结构简单，采用的算法更加简便，能够实现轮腿式机器人原地静止、加速、匀速前进及后退，更加灵活易控制，实现了轮腿式机器人结构简单化和控制的便捷化，降低了轮腿式机器人的生产成本。

附图说明

图1为本实用新型长轮距低高度运行时的结构示意图；

图2为本实用新型短轮距高高度运行时的结构示意图；

图3为本实用新型在复杂地形中腿部状态变化的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，该适应复杂地形的轮腿式机器人的轮腿机构，包含有主体机架1和对称设置于所述主体机架1左右两侧结构相同的两个轮腿，所述轮腿机构由第一舵机2、第二舵机3、第三舵机4、第四舵机5、直流电机6和轮胎7组成，所述第一舵机2与第二舵机3、第三舵机4与第四舵机5的机身分别通过金属机架a8连接，所述第四舵机5的舵盘固定在主体机架1上，所述第二舵机3与第三舵机4的舵盘之间通过金属机架b9连接，所述第一舵机2的舵盘与直流电机6的机身连接，所述轮胎7与直流电机6的输出端连接。

作为优选的方式，每个舵机的舵盘旋转范围为0-180°。

如图2所示，设置于主体机架1左右两侧的两个轮腿为左轮腿和右轮腿，左轮腿机构由左第一舵机12、左第二舵机13、左第三舵机14、左第四舵机15、左直流电机16和左轮胎17组成，所述左第一舵机12与左第二舵机13、左第三舵机14与左第四舵机15的机身分别通过左金属机架a18连接，所述左第四舵机15的舵盘固定在主体机架1上，所述左第二舵机13与左第三舵机14的舵盘之间通过金属机架左b19连接，所述左第一舵机12的舵盘与左直流电机16的机身连接，所述左轮胎17与左直流电机16的输出端连接。