[发明专利]轮腿混合式四足机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是用于救援的机器人。

背景技术

当今世界自然灾害、恐怖活动和核污染频发，这些场合不宜人现场作业，急需机器人能够代替人类在各种灾难中担负起救援的任务。面对复杂多变的恶劣环境，对机器人的越野能力就提出较高要求。目前由于轮腿混合式机器人优异的越野能力，已经成为各个研究机构研究的热点和趋势。

然而该类机器人的腿式机构大多采用串联或特殊悬挂结构，负载小，速度普遍较慢，对未知环境适应能力差，不能充分发挥出轮和腿的优势，距离应用实践距离较远。因此，尽快开发出一种能够满足救援需要的轮腿混合式机器人是十分必要和迫切的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载大、速度快，对未知环境适应能力强，能充分发挥出轮和腿优势满足救援需要的轮腿混合式四足机器人。本发明主要是采用三自由度串并联腿式和轮式混合的四足机器人，它具有独特的前后缓冲装置为其在高速运动时提高能量利用率，将适合腿部运动自由度的串并联结构运用到四个腿部，并且结构和参数完全相同的设计大大简化了理论计算和控制的难度。串并联式的腿机构既具有并联结构的高负载特性，又具有串联机构的低耦合性。车轮在膝关节处的安装方式充分保留了腿式机构的优势又具有了轮式的功能。该机器人是将轮式和腿式机构的各自优势最大程度的保留而不互相影响的混合式救援机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

所述轮腿混合式四足机器人，主要包括：内、外车架、缓冲组件、两对大腿并联组件和4个结构完全相同的轮式腿。外车架有后端敞开的门字形框架，其平行的两根横杆上面前后分别设有与其垂直相连的两根纵杆，并且横杆与纵杆主体之间有一定间隙。位于外车架内的内车架有一个与外车架在同一平面内并与其对应的矩形上框，该上框下面设有矩形下框用于增加其刚度和安装电气元件，该下框前后分别通过直连杆相连。在上述内、外车架之间由对两车架前后直线运动进行缓冲的缓冲组件相连，其可在机器人快速运动的时候吸收地面对外车架的冲击力并将储存的能量用于之后外车架的运动中。该缓冲组件包括：缓冲螺杆，缓冲垫片，内、外车架挡块，缓冲弹簧及4个直线滑块组件。其中，4个标准化的直线滑块组件分别与内、外车架的4个角相连，作为外车架和内车架之间相对运动的导向装置，外车架挡块与外车架焊接固定，内车架挡块与内车架焊接固定，缓冲螺杆穿过外、内车架挡块中的通孔中并放置在其之间，缓冲弹簧套在缓冲螺杆外且两端分别与内外车架挡块相邻，在缓冲螺杆的两端螺纹段设螺母和缓冲垫片对缓冲弹簧进行预紧。

设在外车架下面的两前腿的大腿并联组件左右对称，并且与这两并联组件相连的两前轮式腿也左右对称，设在内车架下面的两后腿的大腿并联组件左右对称，并且与这两并联组件相连的两后轮式腿也左右对称，其中的每条腿均为(2-UPS+U)R串并混联结构，包括大腿主体、小腿和车轮；腿式模式时，小腿伸出作为四足机器人行走；轮式模式时，小腿弯曲收回车轮着地作为四轮机器人前进。