[发明专利]一种变拓扑辐条步行双足机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及的是一种变拓扑辐条步行双足机器人。

背景技术

近来，腿轮混合机器人已引起人们的较多关注，一方面，腿部运动更能适应广泛的非结构化的场地(例如坑洼路面、山地)，但腿部复杂的机制很难实施；另一方面，轮式运动虽然快速有效，但往往局限于相对平坦的地形(例如平地)。

而现有技术中的双足机器人，脚部结构偏大，三关节结构的控制难度也较大，其行走控制方法大多基于ZMP(Zero Moment Point，零力矩点)动态控制方法，能耗高、步行效率低。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种变拓扑辐条步行双足机器人，能耗低、步行效率高。

本发明的技术方案如下：一种变拓扑辐条步行双足机器人，包括左右轮足组件、左右小腿组件、左右大腿组件以及髋关节组件；所述左右轮足组件分别连接在左右小腿组件的下端，所述左右小腿组件连接在左右大腿组件的下部，所述左右大腿组件的上端与髋关节组件相连接；所述左右轮足组件中分别设置有一个可转动的主体，在该主体中穿设有三根呈60°间隔分布的轮辐，且每根轮辐均可沿其长度方向来回移动，用于在其落地前，可根据落地点的路况需要，伸缩相应的轮辐。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：所述左右轮足组件中的单个主体包括依次叠置的三组轮辐单元，相邻的轮辐单元之间互不干扰，各自独立运动。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：每组轮辐单元都包括一所述轮辐、一张力链、两被动链轮、一主动链轮和链轮驱动器；其中，所述链轮驱动器用于驱动主动链轮来回转动，所述张力链的两端分别与轮辐的两端相固定；所述主动链轮和两被动链轮均位于轮辐的同一侧，所述主动链轮的轴心与两被动链轮的轴心组成三角形，且两被动链轮的轴心与轮辐的距离相等，所述主动链轮的轴心与轮辐的距离大于两被动链轮的轴心与轮辐的距离；所述张力链缠绕在轮辐、主动链轮和两被动链轮之间，用于在主动链轮和两被动链轮带动下来回移动轮辐。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：所述主动链轮的轴心与两被动链轮的轴心组成等腰钝角三角形。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：所述张力链从轮辐与被动链轮之间穿过，缠绕主动链轮远离轮辐的一侧，并从轮辐与被动链轮之间穿过。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：在所述轮辐的两侧各设置有一组滑轮，用于形成轮辐来回移动的滑槽，所述滑轮均位于两被动链轮的外侧。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：所述轮辐采用柔性碳纤维制作。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：所述髋关节组件由平衡板、髋关节电机和球形关节组成；所述平衡板上设置有电机安置位，所述球形关节用于将左右大腿组件连接在平衡板上。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：所述左右大腿组件包括左右传动组件和左右股骨组成；所述左右传动组件中设置有相互啮合的转向齿轮，用于在髋关节电机的驱动下带动左右股骨实现前后跨步和转向。

所述的变拓扑辐条步行双足机器人，其中：所述左右大腿组件还包括左右大腿电机；所述左右小腿组件由丝杠导轨、滑块、同步带和左右胫骨组成，用于在左右大腿电机的驱动下，通过同步带带动滑块沿丝杠导轨上下移动，以实现左右胫骨相对左右股骨的上下移动。

本发明所提供的一种变拓扑辐条步行双足机器人，由于采用了三根呈60°间隔分布且可沿其长度方向来回移动的轮辐，结合双足机器人的腿部形成了独特的移动性，提高了双足机器人对坑洼路面、山地、平地等复杂地形以及跨越障碍物的适应能力，且能耗低、步行效率高，对搜索、救援、侦查和反恐非常具有实用价值。

附图说明

图1是本发明变拓扑辐条步行双足机器人实施例的结构示意正视图；

图2是本发明变拓扑辐条步行双足机器人实施例的结构示意侧视图；

图3是本发明变拓扑辐条步行双足机器人实施例所用左右轮足组件中的主体的结构示意图；

图4是本发明变拓扑辐条步行双足机器人实施例所用轮辐单元的结构示意图；

图5是本发明变拓扑辐条步行双足机器人实施例所用左右轮足组件在多场景地形下的变化示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式。