[实用新型]一种电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人

说明书

本实用新型公开了一种电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人，包括头、大臂、小臂、躯干、胯、大腿、小腿、足、踝关节、膝关节、髋关节、腰关节、肘关节、肩关节、主动轮、从动轮、电池、液压泵、液压缸和电机。通过电机和液压混合驱动以及步行和轮驱两种运动模式，实现了足式机器人在不同场景、不同功能需求下的高效驱动。该实用新型能充分发挥电机和液压两种驱动方式的优势，能显著提高足式机器人的运动能力、负载能力，降级运动能效值。

技术领域

本实用新型涉及足式机器人领域，尤其涉及一种电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人。

背景技术

足式机器人相比于传统的轮履式机器人在运动灵活性、环境适应性等方面具有显著的优势，可在楼梯、沟壑、崎岖地面、障碍等环境中通行。因而在野外勘探、灾后救援、物资运输等场景中，足式机器人潜藏着巨大的应用前景。但在充分发挥其实用价值之前，仍有许多需要攻克的技术瓶颈。其中，足式机器人的动力驱动系统始终是最关键的技术之一。

目前足式机器人的驱动方式主要有电机驱动和液压驱动两种。电机驱动技术成熟、结构简单，便于实现小型化、轻量化、高精度的驱动控制，缺点是功率密度低、负载能力抗扰性差；液压驱动功率密度高、负载能力大、抗扰强，便于实现高机动性的驱动，缺点是系统复杂、能效低。针对足式机器人在不同场景的不同需求，以及机器人上不同关节对性能的不同要求，合理利用两种驱动方式，取长补短，对优化机器人的驱动系统、提升机器人的机动性能具有重要意义。

发明内容

针对现有的足式机器人仅采用单一驱动方式以及运动模式不可变的问题，本实用新型提出了一种电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人。

本实用新型的目的通过如下的技术方案来实现：一种电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人，包括头、大臂、小臂、躯干、胯、大腿、小腿、足、踝关节、膝关节、髋关节、腰关节、肘关节、肩关节、主动轮、从动轮、电池、液压泵、液压缸和电机；所述头与躯干刚性连接；所述大臂通过肩关节与躯干铰接；所述小臂通过肘关节与大臂铰接；所述躯干与胯铰接；所述大腿通过髋关节与胯铰接；所述小腿通过膝关节与大腿铰接；所述足通过踝关节与小腿铰接。所述电池和液压泵设置于躯干背面，与躯干刚性连接，电池分别与液压泵、电机固定连接，液压泵与液压缸通过油路连接。所述电机设置于肩关节和肘关节，分别与肩关节、肘关节的旋转轴连接，所述液压缸设置于腰关节、髋关节、膝关节和踝关节，分别与腰关节、髋关节、膝关节、踝关节的两端铰接；所述从动轮设置于膝关节，与膝关节的旋转轴连接，主动轮设置于肘关节，与肘关节的旋转轴连接。

进一步地，所述肘关节上的电机包括电机转子和电机定子，电机定子与大臂刚性连接，电机转子与主动轮刚性连接。

进一步地，电机转子在步行模式下与小臂刚性连接；在轮驱模式下与小臂铰接。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型的一种电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人，其腰关节、髋关节、膝关节、踝关节采用液压驱动，使得机器人具有较高的机动性、灵活性以及较强的负载能力和运动能力，而肩关节、肘关节采用电机驱动，使得机器人结构大大简化，减小了重量，便于实现上肢的灵巧动作。该足式机器人具有步行模式和轮驱模式两种运动方式，根据不同场景选择较强的通过性或较快的移动速度，充分根据环境需求发挥两种模式的优势。

附图说明

图1是电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人结构简图：图1(a)为步行模式，(b) 为轮驱模式；

图2是本实用新型一种电液混合驱动的运动模式可重构足式机器人驱动系统框图；

图3是本实用新型一种运动模式可重构的肘关节结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。