[发明专利]轮-腿复合球面并联机构及具有该机构的水下机器人有效
申请号: | 201710291008.1 | 申请日: | 2016-03-07 |
公开(公告)号: | CN107175650B | 公开(公告)日: | 2020-09-11 |
发明(设计)人: | 陈原;桑董辉;王康玲;高军 | 申请(专利权)人: | 山东大学 |
主分类号: | B25J9/00 | 分类号: | B25J9/00 |
代理公司: | 北京恩赫律师事务所 11469 | 代理人: | 赵文成 |
地址: | 264209 *** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 复合 球面 并联 机构 具有 水下 机器人 | ||
本发明公开了一种轮‑腿复合球面并联机构及具有该机构的水下机器人,属于机器人领域。所述轮‑腿复合球面并联机构包括静平台和动平台,所述静平台和动平台之间设置有第一驱动支链、第二驱动支链和RUR中间运动传递支链。本发明中,第一驱动支链、第二驱动支链和RUR中间运动传递支链共同构成了一种新型的球面二自由度的轮‑腿复合并联机构。本发明利用新型球面并联机构改变了轮的空间运动姿态,从而实现了水下机器人行走时的转向和越障的姿态调整动作。本发明具有结构简单,安装便利,控制方便,转向、越障性能好等特点。
本申请为分案,原申请的申请日:2016.03.07,申请号:201610128319.1,发明创造名称:二自由度轮-腿复合球面机构及水下机器人。
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,特别是指一种轮-腿复合球面并联机构及具有该机构的水下机器人。
背景技术
地形沟壑纵横,高低不平,且存在障碍物,因此具有单一功能的移动机器人(例如轮式、腿足式和履式)也就不能够满足具有多重特征的海洋环境。轮-腿复合移动方式兼有轮式移动的高效性及腿式移动的良好越障性能,是复合式当中研究较多的一种。但遗憾的是,现有轮-腿复合移动方式只实现了轮子和腿足间功能上的简单组合,而结构上两者是完全独立的,并没有融合为一体,因此它们在不同地形条件下实现不同移动方式间的转换,一般还须增加专门的辅助机构,这样使得腿机构更加复杂且不够灵活。
更为严重的是,大多数轮-腿复合式腿机构采用串联机构,这样不仅使关节驱动电机密闭封装困难,而且存在转弯半径小、自重负荷比大和姿态单调等不足之处。与一般轮-腿复合移动方式不同,并联多腿足姿态调整的轮-腿复合移动方式除了能提供轮子转动驱动外,还能根据机器人移动操纵任务需求产生其它多维方向上的轮子空间姿态调整运动,从而使海洋移动机器人能以形态各异的轮子空间姿态自适应海洋环境,这极大地提高了机器人的地形适应和避障能力。少自由度并联机构具有自由度少、刚度重量比大、运动姿态丰富、动态性能和承载能力强等优点,为此提出基于少自由度轮-腿复合式并联腿机构创新设计理念。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轮-腿复合球面并联机构及具有该机构的水下机器人,其能够实现轮腿多姿态的球面工作空间,提高水下机器人转向和越障能力。
为解决上述技术问题,本发明提供技术方案如下:
一方面,提供一种轮-腿复合球面并联机构,包括静平台和动平台,其中:
所述静平台的侧面和动平台的侧面之间仅设置有第一驱动支链和第二驱动支链,所述第一驱动支链为主动驱动支链,所述第二驱动支链为主动驱动支链或被动驱动支链;
所述静平台的中部以转动副的形式设置有第一传动轴,所述动平台的中部以转动副的形式设置有第二传动轴,所述第一传动轴和第二传动轴之间设置有第一万向节,从而形成RUR中间运动传递支链,所述第二传动轴的末端设置有轮子。
另一方面,提供一种水下机器人,包括机器人外壳,所述机器人外壳的下部设置有上述的轮-腿复合球面并联机构。
本发明具有以下有益效果:
本发明中,第一驱动支链、第二驱动支链和RUR中间运动传递支链共同构成了一种新型的球面二自由度的轮-腿复合并联机构。本发明利用新型球面并联机构改变了轮的空间运动姿态,从而实现了水下机器人行走时的转向和越障的姿态调整动作;该并联机构只有两个自由度,结构简单,控制方便;中间运动传递支链实现了主轴电机与轮子之间的旋转运动传递。该球面并联机构与轮有机结合,实现了该机构多姿态的运动功能,与传统的串联机构相比,省去了很多关节和驱动,使水下机器人的轮-腿复合结构更加紧凑,同时该机构可单套安装使用,具有模块化应用、便于批量生产的优点;本发明的球面并联机构在电机和液压的控制下能够实现精确控制,响应速度快,使轮子快速实现各种姿态的调整。
附图说明
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