[发明专利]一种用于星球探测的少驱动轮腿式复合机器人

说明书

本发明涉及一种用于星球探测的少驱动轮腿式复合机器人，属于星球探测复合机器人设计领域；包括机体、腰单元、4个轮腿机构、2个单腿机构和轮行驱动单元；其中，机体为水平放置的板状结构；腰单元固定安装在机体的下表面；2个单腿机构对称安装在腰单元的两端；4个轮腿机构两两对称分布；且4个轮腿机构分别与腰单元的4个端部连接；轮行驱动单元固定安装在腰单元的底部的中部；本发明实现了用较少数目的电机对机器人进行驱动，利用腿部连杆机构构态变换和主被动轮行驱动单元实现机器人足式行走和轮式行驶以及多驱动模式的快速切换。

技术领域

本发明属于星球探测复合机器人设计领域，涉及一种用于星球探测的少驱动足/轮-腿式复合机器人。

背景技术

目前对于航天环境下的星球探索、未知区域勘察等作业任务主要由轮式机器人完成。太空星球表面的可通过区域是离散非连续的，此情况限制了轮式机器人的应用。相对于轮式机器人，足式机器人通过离散的落足点与星球表面接触，可以适应各种复杂地形与极端环境，在崎岖的星球表面上自由行走，而具备适用于星球探测的优点。因此采用轮腿复合式移动系统设计，可利用轮行模式快速通过平整的地面，而步行模式则能灵活地通过崎岖不平以及坡度较大的路面，实现在复杂星表的可靠移动。公开号为CN201710271810.4的发明专利提出了一种具有悬挂系统的轮腿式六足机器人，虽然其实现了轮式移动和足式移动模式的切换，但其自由度较多增大了机器人的控制难度。

虽然足式机器人的腿一般具有较高自由度，使它们的运动更加灵活，以跨越更大的障碍物(如沟渠、山脊等)，进而更加适应复杂的地形。但是，足式机器人的高自由度也带来了控制算法、机械和电子硬件复杂程度高的弊端。一定程度上降低足式机器人的驱动树木，可以有效降低机器人的控制难度，并且提高机器人的稳定性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于星球探测的少驱动足/轮-腿式复合机器人，实现了用较少数目的电机对机器人进行驱动，利用腿部连杆机构构态变换和主被动轮行驱动单元实现机器人足式行走和轮式行驶以及多驱动模式的快速切换。

本发明解决技术的方案是：

一种用于星球探测的少驱动轮腿式复合机器人，包括机体、腰单元、4个轮腿机构、2个单腿机构和轮行驱动单元；其中，机体为水平放置的板状结构；腰单元固定安装在机体的下表面；2个单腿机构对称安装在腰单元的两端；4个轮腿机构两两对称分布；且4个轮腿机构分别与腰单元的4个端部连接；轮行驱动单元固定安装在腰单元的底部的中部。

在上述的一种用于星球探测的少驱动轮腿式复合机器人，所述腰单元包括上腰盘结构、下腰盘结构和腰部支架；其中，上腰盘结构和下腰盘结构均为水平放置的三角框架；上腰盘结构固定安装在机体的下表面；下腰盘结构安装在上腰盘结构的下表面；且上腰盘结构与下腰盘结构呈180°放置；下腰盘结构与上腰盘结构旋转连接；腰部支架为框架结构；腰部支架固定安装在下腰盘结构的下表面；下腰盘结构的顶部与机体固连，实现带动机体旋转。

在上述的一种用于星球探测的少驱动轮腿式复合机器人，所述其中2个轮腿机构和其中1个单腿机构分别安装在上腰盘结构的3个端角处；另外2个轮腿机构和另外1个单腿机构分别安装在下腰盘结构的3个端角处；且2个单腿机构相对呈180°安装；4个轮腿机构对称分布在2个单腿机构连线的两侧。

在上述的一种用于星球探测的少驱动轮腿式复合机器人，所述轮腿机构包括腿部基座、大腿减速器、大腿结构、小腿结构和2个橡胶轮；其中，腿部基座为水平放置的框架结构；腿部基座顶部与对应的腰盘结构下表面固定连接；大腿结构的轴向顶端与腿部基座旋转连接；小腿结构的轴向顶端与大腿结构的轴向底端旋转连接；大腿减速器设置在大腿结构与腿部基座的连接处，实现对大腿结构摆动速度的控制；2个橡胶轮对称设置在大腿结构与小腿结构连接处的两侧。