[发明专利]一种多功能腿轮复合移动机器人

摘要

本发明公开了一种多功能腿轮复合移动机器人，其包括有结构相同的六条腿组件和一个躯干组件。每个腿组件具有腰、髋和膝关节，每个关节使用舵机固定框实现舵机安装，且完成大腿与小腿转动连接。采用三轮轮行且将该结构布置于躯干组件的底部，并由躯干周边均布的六条结构相同的步行腿构成机器人的步行结构。本发明设计的机器人不仅能够独立实现六腿的腿式运动和三轮的轮式运动，而且还能够实现轮腿互帮的运动形式。可实现轮子滑下坡、腿拉轮子爬坡；可同时实现多腿的操作，包括加持操作、搬运操作等。

主权项

一种多功能腿轮复合移动机器人，其特征在于：该腿轮复合移动机器人包括有结构相同的六条腿组件和一个躯干组件(7)；所述六条腿组件是指第一条腿组件(1)、第二条腿组件(2)、第三条腿组件(3)、第四条腿组件(4)、第五条腿组件(5)和第六条腿组件(6)；躯干组件(7)包括有上支撑板(7A)、下支撑板(7B)、方向导向组件(7C)、躯干传动组件(7D)、第一支架(71)、第二支架(72)、第三支架(73)、前轮子(74)、左轮子(75)和右轮子(76)；第一支架(71)的一端安装在下支撑板(7B)上，第一支架(7L)的另一端与躯干舵机(7C6)的壳体固定安装；第一支架(71)用于支撑并固定躯干舵机(7C6)；第二支架(72)上设有AA轴承腔(721)，该AA轴承腔(721)用于安装AA轴承(7C1)，第二支架(72)的两端安装在下支撑板(7B)的前轮通孔(7B7)处；第三支架(73)的一端安装在下支撑板(7B)上，第三支架(73)的另一端与躯干电机(7D1)的壳体固定安装；第三支架(73)用于支撑并固定躯干电机(7D1)；前轮子(74)安装在方向导向组件(7C)中的前轮支撑轴(7C5)上；左轮子(75)和右轮子(76)安装在躯干传动组件(7D)中的后轮支撑轴(7D7)的两端；上支撑板(7A)上设有AA连接头(7A1)、AB连接头(7A2)、AC连接头(7A3)、AD连接头(7A4)、AE连接头(7A5)、AF连接头(7A6)和多个减重孔(7A7)；下支撑板(7B)上设有BA连接头(7B1)、BB连接头(7B2)、BC连接头(7B3)、BD连接头(7B4)、BE连接头(7B5)、BF连接头(7B6)、前轮通孔(7B7)、左轮通孔(7B8)、右轮通孔(7B9)和同步带通孔(7B10)；前轮通孔(7B7)用于前轮支架(7C7)穿过；左轮通孔(7B8)用于左轮子(75)穿过；右轮通孔(7B9)用于右轮子(76)穿过；同步带通孔(7B10)用于同步带(7D4)通过；第一条腿组件(1)的AA舵机支架(1A)的AA舵机固定框(1A6)及AB舵机固定框(1A7)通过螺钉固定在AA连接头(7A1)与BA连接头(7B1)之间；第二条腿组件(2)的BA舵机支架(2A)的BA舵机固定框(2A6)及BB舵机固定框(2A7)通过螺钉固定在AB连接头(7A2)与BB连接头(7B2)之间；第三条腿组件(3)的CA舵机支架(3A)的CA舵机固定框(3A6)及CB舵机固定框(3A7)过螺钉固定在AC连接头(7A3)与BC连接头(7B3)之间；第四条腿组件(4)的DA舵机支架(4A)的DA舵机固定框(4A6)及DB舵机固定框(4A7)通过螺钉固定在AD连接头(7A4)与BD连接头(7B4)之间；第五条腿组件(5)的EA舵机支架(5A)的EA舵机固定框(5A6)及EB舵机固定框(5A7)通过螺钉固定在AE连接头(7A5)与BE连接头(7B5)之间；第六条腿组件(6)的FA舵机支架(6A)的FA舵机固定框(6A6)及FB舵机固定框(6A7)通过螺钉固定在AF连接头(7A6)与BF连接头(7B6)之间；方向导向组件(7C)包括有AA轴承(7C1)、AB轴承(7C3)、AC轴承(7C4)、前轮支撑轴(7C5)、前轮子(7C6)和前轮支架(7C7)；前轮支架(7C7)上设有A侧臂板(7C71)、B侧臂板(7C72)、支架转轴(7C73)；该支架转轴(7C73)与躯干舵机(7F)的躯干舵机(7C6)的舵机轴连接；A侧臂板(7C71)的下端设有A开口通孔(7C74)，该A开口通孔(7C74)用于安装前轮支撑轴(7C5)的一端；B侧臂板(7C72)的下端设有B开口通孔(7C75)，该B开口通孔(7C75)用于安装前轮支撑轴(7C5)的另一端；前轮子(7C6)的一端设有用于安装AB轴承(7C3)的轴承腔(7C61)，前轮子(7C6)的另一端设有用于安装AC轴承(7C4)的轴承腔；AA轴承(7C1)安装在第二支架(7M)的AA轴承腔(7M1)中，并通过卡圈(7C2)卡紧；AB轴承(7C3)与AC轴承(7C4)安装在前轮支撑轴(7C5)上，且AB轴承(7C3)与AC轴承(7C4)的轴承内圈与前轮支撑轴(7C5)固定，在前轮子(74)运动的条件下，前轮支撑轴(7C5)相对前轮子(74)是不动的；在躯干舵机(7C6)输出的转向条件下，通过前轮支架(7C7)将该转向传输到前轮子(74)上，使得前轮子(74)运动；躯干传动组件(7D)包括有躯干电机(7D1)、主动同步带轮(7D2)、从动同步带轮(7D3)、同步带(7D4)、AA轴承座(7D5)、AB轴承座(7D6)、后轮支撑轴(7D7)、AD轴承(7D8)和AE轴承(7D9)；AA轴承座(7D5)与AB轴承座(7D6)的结构相同；AA轴承座(7D5)的横板(7D52)上设有AB通孔(7D54)，在该AB通孔(7D54)中放置螺钉、且通过螺钉与螺母配合实现将AA轴承座(7D5)固定安装在下支撑板(7B)的下方；AA轴承座(7D5)的竖板(7D53)上设有轴承腔(7D51)和AA通孔(7D55)，该轴承腔(7D51)用于放置AD轴承(7D8)，AD轴承(7D8)的外圈与轴承腔(7D51)卡紧，AA通孔(7D55)用于后轮支撑轴(7D7)的左端穿过；AB轴承座(7D6)的横板(7D62)上设有AD通孔(7D64)，在该AD通孔(7D64)中放置螺钉、且通过螺钉与螺母配合实现将AB轴承座(7D6)固定安装在下支撑板(7B)的下方；AB轴承座(7D6)的竖板(7D63)上设有轴承腔(7D61)和AC通孔(7D65)，该轴承腔(7D61)用于放置AE轴承(7D9)，AE轴承(7D9)的外圈与轴承腔(7D61)卡紧，AC通孔(7D65)用于后轮支撑轴(7D7)的右端穿过；后轮支撑轴(7D7)上安装有从动同步带轮(7D3)，从动同步带轮(7D3)的左边安装的是AD轴承(7D8)，从动同步带轮(7D3)的右边安装的是AE轴承(7D9)，后轮支撑轴(7D7)的左端安装的是左轮(75)，后轮支撑轴(7D7)的右端安装的是右轮(76)；躯干电机(7D1)安装在第三支架(73)上；躯干电机(7D1)的输出轴上安装有主动同步带轮(7D2)，从动同步带轮(7D3)安装在后轮支撑轴(7D7)上，主动同步带轮(7K)与从动同步带轮(7D3)上套接有同步带(7D4)；由于第一条腿组件(1)、第二条腿组件(2)、第三条腿组件(3)、第四条腿组件(4)、第五条腿组件(5)和第六条腿组件(6)的结构相同，故仅以第一条腿组件(1)的结构进行说明：第一条腿组件(1)包括有AA舵机(11)、AB舵机(12)、AC舵机(13)、AA舵机支架(1A)、AB舵机支架(1B)、AC舵机支架(1C)、A大腿(1D)、A小腿(1E)和A弹性足部(1F)；AA舵机(11)一端的舵机轴安装在AA连接臂(1A1)的轴承腔的轴柱上，AA舵机(11)另一端的舵机轴安装在AB连接臂(1A2)的轴承腔(1A22)的轴柱(1A23)上；AB舵机(12)一端的舵机轴安装在AA大腿板(1D1)的轴承腔的轴柱上，AB舵机(12)另一端的舵机轴安装在AB大腿板(1D2)的轴承腔(1D21)的轴柱(1D22)上；AC舵机(13)一端的舵机轴安装在AA小腿板(1E1)的轴承腔的轴柱上，AC舵机(13)另一端的舵机轴安装在AB小腿板(1E2)的轴承腔(1E21)的轴柱(1E22)上；AA舵机支架(1A)上设有AA连接臂(1A1)、AB连接臂(1A2)、AC支撑臂(1A3)、AA滚珠轴承(1A4)、AB滚珠轴承(1A5)、AA舵机固定框(1A6)和AB舵机固定框(1A7)；其中，AA舵机固定框(1A6)与AB舵机固定框(1A7)的结构相同；其中，AA连接臂(1A1)与AB连接臂(1A2)的结构相同；其中，AA滚珠轴承(1A4)与AB滚珠轴承(1A5)的结构相同；AA舵机(11)被夹持在AA舵机固定框(1A6)与AB舵机固定框(1A7)之间；AC支撑臂(1A3)连接在AA连接臂(1A1)与AB连接臂(1A2)之间；AA连接臂(1A1)的一端设有供安装AA滚珠轴承(1A4)的轴承腔，所述轴承腔的中心设有轴柱，该轴柱与AA舵机(11)一端的舵机轴连接，AA连接臂(1A1)的另一端设有AA卡板(1A11)，AA卡板(1A11)与AC舵机固定框(1B3)的一端通过螺钉与螺母配合固定；AB连接臂(1A2)的一端设有供安装AB滚珠轴承(1A5)的轴承腔(1A22)，所述轴承腔(1A22)的中心设有轴柱(1A23)，该轴柱(1A23)与AA舵机(11)另一端的舵机轴连接，AB连接臂(1A2)的另一端设有AB卡板(1A21)，AB卡板(1A21)与AD舵机固定框(1B4)的一端通过螺钉与螺母配合固定；AA舵机固定框(1A6)上设有AA半圆凸腔(1A61)、AB半圆凸腔(1A62)；AB舵机固定框(1A7)上设有AC半圆凸腔(1A71)、AD半圆凸腔(1A72)；在AA舵机固定框(1A6)与AB舵机固定框(1A7)对接后的，AA半圆凸腔(1A61)与AC半圆凸腔(1A71)结合形成一圆柱凸腔，该圆柱凸腔用于套接AA滚珠轴承(1A4)的内圈，AB半圆凸腔(1A62)与AD半圆凸腔(1A72)结合形成另一圆柱凸腔，该圆柱凸腔用于套接AB滚珠轴承(1A5)的内圈；AB舵机支架(1B)上设有AA支撑臂(1B1)、AB支撑臂(1B2)、AC舵机固定框(1B3)和AD舵机固定框(1B4)；其中，AA舵机固定框(1A6)、AB舵机固定框(1A7)、AC舵机固定框(1B3)和AD舵机固定框(1B4)的结构相同；AB舵机(12)被夹持在AC舵机固定框(1B3)与AD舵机固定框(1B4)之间；AA支撑臂(1B1)与AB支撑臂(1B2)相对放置，且AA支撑臂(1B1)连接在AC舵机固定框(1B3)与AD舵机固定框(1B4)的同侧上，AB支撑臂(1B2)连接在AC舵机固定框(1B3)与AD舵机固定框(1B4)的另一侧上；AC舵机固定框(1B3)上设有AE半圆凸腔(1B31)、AF半圆凸腔(1B32)；AD舵机固定框(1B4)上设有AG半圆凸腔(1B41)、AH半圆凸腔(1B42)；在AC舵机固定框(1B3)与AD舵机固定框(1B4)对接后的，AE半圆凸腔(1B31)与AG半圆凸腔(1B41)结合形成一圆柱凸腔，该圆柱凸腔用于套接AC滚珠轴承(1D4)的内圈，AF半圆凸腔(1B32)与AH半圆凸腔(1B42)结合形成另一圆柱凸腔，该圆柱凸腔用于套接AD滚珠轴承(1D5)的内圈；AC舵机支架(1C)上设有AE舵机固定框(1C1)和AF舵机固定框(1C2)；其中，AA舵机固定框(1A6)、AB舵机固定框(1A7)、AC舵机固定框(1B3)、AD舵机固定框(1B4)、AE舵机固定框(1C1)和AF舵机固定框(1C2)的结构相同；AC舵机(13)被夹持在AE舵机固定框(1C1)与AF舵机固定框(1C2)之间；AE舵机固定框(1C1)上设有AI半圆凸腔(1C11)、AJ半圆凸腔(1C12)；AF舵机固定框(1C2)上设有AK半圆凸腔(1C21)、AL圆凸腔(1C22)；在AE舵机固定框(1C1)与AF舵机固定框(1C2)对接后的，AI半圆凸腔(1C11)与AK半圆凸腔(1C21)结合形成一圆柱凸腔，该圆柱凸腔用于套接AE滚珠轴承(1E4)的内圈，AJ半圆凸腔(1C12)与AL半圆凸腔(1C22)结合形成另一圆柱凸腔，该圆柱凸腔用于套接AF滚珠轴承(1E5)的内圈；A大腿(1D)上设有AA大腿板(1D1)、AB大腿板(1D2)、大腿连杆(1D3)、AC滚珠轴承(1D4)和AD滚珠轴承(1D5)；其中，AA滚珠轴承(1A4)、AB滚珠轴承(1A5)、AC滚珠轴承(1D4)和AD滚珠轴承(1D5)的结构相同；AA大腿板(1D1)上设有凹槽，该凹槽用于放置大腿连杆(1D3)的一端；AA大腿板(1D1)的一端部设有供安装AC滚珠轴承(1D4)的轴承腔，所述轴承腔的中心设有轴柱，该轴柱与AB舵机(12)一端的舵机轴连接；AB大腿板(1D2)上设有凹槽(1D23)，该凹槽(1D23)用于放置大腿连杆(1D3)的另一端；AB大腿板(1D2)的一端部设有供安装AD滚珠轴承(1D5)的轴承腔(1D21)，所述轴承腔(1D21)的中心设有轴柱(1D22)，该轴柱(1D22)与AB舵机(12)另一端的舵机轴连接；A小腿(1E)上设有AA小腿板(1E1)、AB小腿板(1E2)、小腿连杆(1E3)、AE滚珠轴承(1E4)、AF滚珠轴承(1E5)和小腿连接板(1E6)；其中，AA滚珠轴承(1A4)、AB滚珠轴承(1A5)、AC滚珠轴承(1D4)、AD滚珠轴承(1D5)、AE滚珠轴承(1E4)和AF滚珠轴承(1E5)的结构相同；AA小腿板(1E1)上设有凹槽，该凹槽用于放置小腿连杆(1E3)的一端；AA小腿板(1E1)的一端部设有供安装AE滚珠轴承(1E4)的轴承腔，所述轴承腔的中心设有轴柱，该轴柱与AC舵机(13)一端的舵机轴连接；AB小腿板(1E2)上设有凹槽(1E23)，该凹槽(1E23)用于放置小腿连杆(1E3)的另一端；AB小腿板(1E2)的一端部设有供安装AF滚珠轴承(1E5)的轴承腔(1E21)，所述轴承腔(1E21)的中心设有轴柱(1E22)，该轴柱(1E22)与AC舵机(13)另一端的舵机轴连接；小腿连接板(1E6)上设有横板(1E61)、AA立板(1E62)、AB立板(1E63)，横板(1E61)的两侧是AA立板(1E62)与AB立板(1E63)；横板(1E61)上设有供足支撑柱(1F1)一端穿过的AA通孔(1E64)；AA立板(1E62)与AA小腿板(1E1)的另一端连接；AB立板(1E63)与AB小腿板(1E2)的另一端连接；A弹性足部(1F)上设有足支撑柱(1F1)、螺母(1F2)和弹簧(1F3)；足支撑柱(1F1)的一端是足底(1F11)，该足底(1F11)用于与地面接触；足支撑柱(1F1)的另一端是螺纹柱(1F12)，螺纹柱(1F12)上套接弹簧(1F3)，且在端部螺纹连接螺母(1F2)；即弹簧(1F3)套在螺纹柱(1F12)上后，螺纹柱(1F12)端部穿过A小腿(1E)的小腿连接板(1E6)上的AA通孔(1E64)后套接上螺母(1F2)，通过螺母(1F2)与螺纹柱(1F12)端部的螺纹实现A弹性足部(1F)与A小腿(1E)的固定。