[发明专利]一种四段式全向爬行滚动四足机器人

权利要求书

1.一种四段式全向爬行滚动四足机器人，包括躯干、四条结构相同的腿和电控部分，其特征在于：

所述躯干为身体中心的矩形箱体，两侧装有固定孔，用于和腿部连接；

所述腿分为大腿和小腿；

所述大腿为连接躯干的第一段圆弧的部分，大腿的两端装有舵机，作为关节连接躯干和小腿；

所述小腿为具有圆弧外缘的连接大腿的部分；小腿的厚度分为三段，足端即小腿厚度最薄的一段对应的圆弧角度为30度，最厚的一段为舵机安装所限制的最小厚度，对应的圆弧角度为20度，中间为斜面过渡段；保证了机器人收成圆形结构时，大腿的开闭运动不会与同侧的腿发生干涉；

所述大腿和小腿外缘构成半圆形；舵机驱动大腿和小腿发生偏转运动，机器人能变形呈圆柱状态；

电控部分为：单片机、舵机及其配套驱动板、六轴传感器。

2.根据权利要求1所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：大腿和小腿的外缘构成一个二分之一圆弧，连接小腿末端点和连接躯干和大腿的舵机的旋转轴线在侧视图投影形成的点构成一条线段，恰好经过半圆的圆心，这条线段的垂直平分线也恰好经过连接大腿和和小腿的舵机的旋转轴线在侧视图的投影点；实现了大腿和小腿的长度比值为1。

3.根据权利要求1或2所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：每条腿装有3个舵机驱动关节旋转，靠近躯干的第一个和第二个舵机的旋转轴相交垂直，第二个和第三个舵机的旋转轴互相平行，同侧的两条腿通过变形闭合成圆形。

4.根据权利要求3所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：规定机器人站立时长边所在直线的方向为机器人前进/后退方向，具有圆弧形状的腿的开口方向为前进方向；机器人左侧前后腿和右侧前后腿各自收成完整圆形；躯干上的传感器检测躯干的俯仰状态，继而判断是大腿还是小腿与地面相触；当小腿着地时驱动小腿张开闭合完成滚动，当大腿着地时驱动大腿张开闭合完成滚动，最终实现机器人的滚动。

5.根据权利要求3所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：在四足爬行的状态下，小腿和大腿中间的舵机的旋转运动让小腿产生抬脚或落脚运动，大腿和躯干处的舵机的旋转运动让小腿产生向前或向后的滑动，两者结合即完成向前或向后的爬行运动；躯干处的舵机旋转让大腿和小腿同时向身体左侧或右侧移动，与抬脚或落脚的运动配合即实现机器人的横向爬行，实现机器人的全向爬行。

6.根据权利要求3所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：由四足爬行状态过渡到滚动状态时，先将四条腿收至半圆形且与地面垂直的站立状态；再转动处于躯干的舵机将左后腿和右后腿平行的收至包裹躯干的下半圆，同时转动左前腿和右前腿，将两条腿收至包裹躯干的另一半，完成变形成圆柱的运动。

7.根据权利要求3所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：处于圆柱状态的机器人利用陀螺仪对躯干姿态角度的检测，判断机器人哪一部分的腿着地，相应的驱动对应的舵机，完成圆弧的开闭运动来实现机器人的滚动运动；左右侧舵机的差速开闭完成机器人的转向运动。

8.根据权利要求3所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：处于圆柱状态的机器人想要变回成爬行状态同样要利用陀螺仪对躯干姿态角度的检测，当判断出机器人左后腿和右后腿着地时，机器人会发出指令，让四条腿的舵机角度同时回归至爬行静止站立的姿态，机器人即实现状态转换。

9.根据权利要求3所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：四条腿的材料选用尼龙材料，用3d打印方式生成。

10.根据权利要求3所述的一种四段式全向爬行滚动四足机器人，其特征在于：单片机的型号为Aduino mega2560，舵机的型号为zx361，六轴传感器的型号为JY-61。