[实用新型]一种具有并联结构的轮腿仿生机器人

说明书

本实用新型公开了一种具有并联结构的轮腿仿生机器人，包括机架，四条并联机械腿，全向轮，所述并联机械腿分布在机架的四角，所述全向轮安装在各条机械腿底部。其中，所述的每个轮腿相对于机架具有二维平移和二维转动四个自由度，所述机架在四条并联机械轮腿的配合下具有三维平移和三维转动六个自由度。本实用新型是一个轮腿混合足式移动机器人，运动快速灵巧，地形适应性好，越障能力强，适用于复杂非结构地形条件下的高速作业。

技术领域

本实用新型涉及一种仿生机器人，特别是涉及一种具有并联结构的轮腿仿生机器人。

背景技术

已有的应用于工作的可移动式机器人多为履带式、轮式、足式结构，其中：履带式机器人在障碍和不规则路面的通过能力较强，但是体积和自重较大，而且运动不够灵活；轮式机器人的移动速度较快，但是通过障碍的能力较差；足式机器人具有较好的障碍通过能力和运动灵活性，但是在远距离移动过程中只能通过迈步方式行走，无法有效利用已有公路或平整路面，所以其运动过程中能量损失较大且无法根据不同路面切换不同运动模式。轮腿混合式机器人能够兼具轮式机器人和足式机器人的优点，在平整路面可以通过轮式高速机动，在不平整的作业区域可以通过足式迈步前进通过障碍。

并联机构能够在结构紧凑的同时获得较多的运动自由度和较好的运动灵活性及承载能力，适合用于轮腿混合机器人的机械腿的结构。目前，有很多研究机构已经研发出很多串联的轮腿机器人，但是并联机械腿结构的轮腿机器人却很少，尤其是在全方位灵活移动的轮腿机器人更少。一般的轮腿机器人实现侧向平移较为困难，若要实现，需采用电机等额外机构驱动轮旋转90度后实现平移，或采用6自由度机构实现全方位的移动，控制和机构较为复杂。本专利提供一种能用轮行走，又能在平坦路面进行全方位移动的、具有并联结构特点的、结构和控制方便的仿生机器人，能够提高在路面的灵活移动能力。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有并联结构的轮腿仿生机器人，机器人的腿部是一个四自由度并联机构，实现多自由度的运动以保证越障时机器人整体的平衡，实现前后左右等方位的全向移动，具有结构简单、控制方便的特点，适用于复杂非结构地形条件下的高速作业。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有并联结构的轮腿仿生机器人，包括机架、四条并联仿生机械腿、全向轮，并联机械腿分布在机架的四角，相对于机架，每条机械腿具有两个平移，两个转动共四个自由度；并联机械腿包括三条具有不同结构、不同尺寸的支链组成；全向轮安装在各条机械腿底部；轮腿包括轮子支架、转动副底座、驱动电机支架、全向轮驱动电机，全向轮安装在轮子支架下部轮轴上，驱动电机通过同步带传动机构连接轮轴，其中，每个轮腿相对于机架具有二维平移和二维转动四个自由度，机架在四条并联机械轮腿的配合下具有三维平移和三维转动六个自由度；并联机械腿结构分别由三条支链组成；三条支链包括两条通过铰链连接转动支架和轮子支架的前端支链A、支链B及一条通过虎克铰与等效球铰连接机架和轮子支架的后端支链C；其中支链A、支链B上端通过R副与转动支架连接，转动支架通过转动副与机架连接，支链下端通过转动副与轮子支架连接；另一条支链上端通过虎克铰与机架链接，下端通过等效球铰与轮子支架连接；全向轮安装在轮子支架底部；支链包括丝杠驱动电机、丝杠滑块机构、下部连杆；全向轮由固定在轮子支架上的驱动电机通过同步带传动机构连接。

所述的一种具有并联结构的轮腿仿生机器人，所述支链B上的丝杠滑块机构的上端通过同步带传动机构连接丝杠驱动电机，丝杠滑块机构的下端通过与下部连杆相连；下部连杆的末端通过转动副连接到轮子支架上。

所述的一种具有并联结构的轮腿仿生机器人，所述支链B与支链A连接方式基本相同，区别在于在支链A的上端固定有驱动电机，通过同步带传动机构连接支链A。

所述的一种具有并联结构的轮腿仿生机器人，所述前端支链A、支链B均包括：R副、丝杠滑块驱动电机、丝杠滑块机构以及下部连杆；其中R副与转动支架通过铰链连接，丝杠滑块机构与驱动电机通过同步带传动机构连接，滑块机构的末端与下部连杆相连，