輪足兩用變形機器人的製作方法
2023-05-02 11:13:41 1
輪足兩用變形機器人的製作方法
【專利摘要】一種輪足兩用變形機器人，它主要包括機身、腿部及其變形系統，輪部及其變形系統；其中，機器人的機身為平底的半球形狀，在機身內設有機身內部平臺，機頂蓋的面積大於底面的面積，機身內設有六條結構相同的可伸縮的機器人腿，當腿部為伸展狀態時，機器人可行走，當腿部收回，其前端扣在外殼的凹槽上時，整個機器人殼體側面為光滑無稜角的球面，機身底部設有起落架和驅動輪，當機器人腿部收回時，驅動輪接觸地面進行前進後退等操作。本發明能夠適應不同環境的需要，使用限制更小，同時也便於攜帶；腿部變形系統由旋轉式推進器驅動更加高效，快捷；輪部變形系統的雙環設計大大減小了狹小空間內機器人轉彎時的轉彎半徑。
【專利說明】輪足兩用變形機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機器人，特別涉及一種輪足兩用變形機器人。
【背景技術】
[0002]在科技發展日新月異的今天，人們對於未知環境的探索愈加頻繁，未知往往伴隨著危險，機器人技術的出現對人類的這種探索提供了很大的便利。常見的機器人分為輪行類機器人和足行類機器人，輪行類機器人速度快，反應靈敏，但是對環境要求十分苛刻，對於一些複雜的地面環境無法適應，足行類機器人對地面環境適應能力較強，但運動速度相對較慢。如何將兩者的優點有機的結合在一起成為了當今機器人領域的一個熱門研究話題。
【發明內容】
[0003]本發明目的在於提供一種功耗小，適合多種環境使用的輪足兩用變型機器人。
[0004]本發明的技術方案如下:
[0005]本發明主要包括機身、腿部及其變形系統，輪部及其變形系統；其中，機器人的機身為平底的半球形狀，在半球形機身內設有與機身固定在一起的機身內部平臺，機身上的機頂蓋為一個圓板，機身底面為一個內圈帶有若干個凹槽的環形板，機頂蓋的面積大於底面的面積，它們相互平行，且為同心的平面。在機身外表面設有六個均等間隔的凹槽，每個凹槽中間均設有通孔。
[0006]所述腿部及其變形系統主要包括:六條結構相同的機器人腿、旋轉式推進器和活塞，其中，旋轉式推進器為邊緣帶有均等的六個鋸齒的圓盤，該旋轉式推進器的中心設有通孔，該通孔穿過固定在機身內部平臺中心的旋轉式推進器驅動電機，使旋轉式推進器與驅動電機固連。在機身內部平臺上設有均等布置、並與上述凹槽中間的通孔對應的六個活塞通道，在每個活塞通道內均設有楔形稜柱狀活塞，在上述凹槽中心線上的機身上設有槽孔，該槽孔內設有活塞驅動彈簧，該活塞驅動彈簧的一端固定在活塞上的活塞驅動彈簧固定栓上，其另一端固定在上述槽孔壁上。每條機器人腿均分為前端、中端和後端三個部分，其腿前端為一塊與外殼凹槽表面形狀相同的平板，腿中端和後端均為兩塊板形相同的條板，腿中端的一端通過關節電機0與腿前端的一端連接，該腿中端的另一端通過關節電機與腿後端的一端連接，該腿後端的另一端通過關節電機8與關節電機八連接，該關節電機八與上述活塞通道內的活塞的一端連接，該活塞的另一端的斜面與旋轉式推進器的鋸齒斜面相對。
[0007]所述輪部及其變形系統主要包括:起落架、起落架導軌、起落架驅動器和驅動輪，其中，起落架由內環和外環組成，外環的周面上設有徑向凸齒，該凸齒與上述機身底面環形板上的凹槽相對應，該外環的端面上設有均勻布置的四個向上的凸臺，內環為一個圓板，該內環嵌於外環內，驅動起落架內環轉動的內環驅動電機固連在內環圓心上，可帶動起落架內環進行沿起落架平面的轉動；四個條狀轉動橋的一端固定在上述內環驅動電機外殼上，其另一端固定在外環的凸臺壁上，轉動橋之間距離相等；若干個起落架導軌設在上述機身內壁的下端，起落架驅動器為一個可控伸縮杆，與起落架導軌數量相同的起落架驅動器均位於上述起落架導軌內，可沿起落架導軌沿直線方向進行升降操作，該起落架驅動器的一端固定在機身內部平臺的底部，另一端固定在起落架外環上，帶動起落架的升降；輪部驅動電機固連在上述內環的底部，每個驅動電機兩側分別設有一個驅動輪，輪行狀態下四個驅動輪接觸地面進行前進後退等操作。
[0008]機器人腿的三個部分通過關節電機連接，並可摺疊成「X」字形收入機器人身體內部；當機器人的腿需要打開時，旋轉式推進器就會逆時針旋轉，推動處於鋸齒根部的活塞到鋸齒的尖部，此時機器人的腿就會被活塞推出機器人身體外，再通過控制腿上的每個關節電機就可以將腿伸展打開，當腿處於收縮狀態即活塞處於旋轉式推進器根部時彈簧處於自然伸長狀態，當腿處於展開狀態即活塞處於旋轉式推進器尖部時彈簧處於壓縮緊繃狀態；當足部需要收起來時，首先控制關節電機將機器人的足的三部分摺疊成字形，然後控制旋轉式推進器繼續逆時針旋轉，壓縮的彈簧就會推動活塞到旋轉式推進器鋸齒根部，進而連接活塞的機器人足部也就會收入機器人殼體內，機器人的腿的前端扣在外殼的凹槽上，使整個機器人殼體側面為光滑無稜角的球面。
[0009]機器人的輪部當切換為輪行狀態時，機器人底部的起落架下降，帶動四個驅動輪落下；當切換為足行狀態時，起落架升起，四個驅動輪將隱藏在機器人機身內；內環可沿外環平面進行旋轉，當輪行狀態在狹小環境進行轉向工作時，起落架升起，內環轉到所需的角度，然後再放下起落架，這樣將大大的減小機器人的轉彎半徑。
[0010]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0011]1、輪足結合的結構更能夠適應不同環境的需要，機器人的使用限制更小；
[0012]2、機器人的腿都收起來後整個身體側面為光滑球面，使機器人形象更加完美，同時也便於攜帶；
[0013]3、足部變形系統由旋轉式推進器驅動更加高效，快捷；
[0014]4、輪部變形系統的雙環設計大大減小了狹小空間內機器人轉彎時的轉彎半徑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的整體外形主視示意簡圖；
[0016]圖2是本發明的結構示意簡圖；
[0017]圖3是本發明機身的示意簡圖；
[0018]圖4是本發明的俯視圖；
[0019]圖5是本發明的仰視圖；
[0020]圖6是本發明足行狀態的示意簡圖；
[0021]圖7是本發明輪行狀態的示意簡圖；
[0022]圖8是本發明腿部的結構示意簡圖；
[0023]圖9是本發明的起落架示意簡圖。
[0024]圖中:1、機頂蓋，2、腿前端，3、機身，4、機身底面，5、起落架外環，6、起落架導軌，
7、起落架內環，8、輪部驅動電機，9、驅動輪，10、關節電機0，11、關節電機0，12、旋轉式推進器，13、活塞驅動彈簧，14、活塞，15、旋轉推進器驅動電機，16、起落架驅動器，17、關節電機八，18、腿後端，19、腿中端，20、關節電機8，21、活塞驅動彈簧固定栓，22、機身內部平臺，23、活塞通道，24、轉動橋，25、內環轉動電機。
【具體實施方式】
[0025]在圖1和2所示的輪足結合變型機器人示意圖中，機身3為平底的半球形狀，在半球形機身內設有與機身固定在一起的機身內部平臺22，機身上的機頂蓋1為一個圓板，機身底面4為一個內圈帶有若干個凹槽的環形板，機頂蓋的面積大於底面的面積，它們相互平行，且為同心的平面。在機身外表面設有六個均等間隔的凹槽，每個凹槽中間均設有通孔。
[0026]如圖3和圖4所示，旋轉式推進器12為邊緣帶有均等的六個鋸齒的圓盤，該旋轉式推進器的中心設有通孔，該通孔穿過固定在機身內部平臺中心的旋轉式推進器驅動電機15，使旋轉式推進器與驅動電機固連，在機身內部平臺上設有均等布置、並與上述凹槽通孔對應的六個活塞通道23，在每個活塞通道內均設有楔形稜柱狀活塞14，在上述凹槽中心線上的機身上設有槽孔，該槽孔內設有活塞驅動彈簧13，該活塞驅動彈簧的一端固定在活塞上的活塞驅動彈簧固定栓21上，其另一端固定在上述槽孔壁上。如圖6和圖8所示，每條機器人腿均分為前端、中端和後端三個部分，其腿前端2為一塊與外殼凹槽表面形狀相同的平板，腿中端19和後端18均為兩塊板形相同的條板，腿中端的一端通過關節電機010與腿前端的一端連接，該腿中端的另一端通過關節電機011與腿後端的一端連接，該腿後端的另一端通過關節電機820與關節電機八17連接，該關節電機八與上述活塞通道內的活塞的一端連接，該活塞的另一端的斜面與旋轉式推進器的鋸齒斜面相對；當機器人的腿的前端扣在外殼的凹槽上時，整個機器人殼體側面為光滑無稜角的球面。
[0027]如圖5和圖9所示，起落架由內環7和外環5組成，外環的周邊設有與上述機身底面環形板上的凹槽相對應的凸齒，該外環邊上設有均勻布置的四個凸臺，內環為一個圓板，該內環嵌於外環內，驅動起落架內環轉動的內環驅動電機25固連在內環圓心上，可帶動起落架內環進行沿起落架平面的轉動；四個條狀轉動橋24的一端固定在上述內環驅動電機外殼上，其另一端固定在外環的凸臺壁上，相鄰的轉動橋之間為90。夾角；四個起落架導軌6設在上述機身內壁的下端，四個起落架驅動器16均為可控伸縮杆，位於上述起落架導軌內，可沿起落架導軌沿直線方向進行升降操作，該起落架驅動器的一端固定在機身內部平臺的底部，另一端固定在起落架外環上，帶動起落架的升降；輪部驅動電機8固連在上述內環的底部，每個驅動電機兩側分別設有一個驅動輪9，如圖7所示輪行狀態下四個輪子接觸地面進行前進後退等操作。
【權利要求】
1.一種輪足兩用變型機器人，其特徵在於:它主要包括機身、足部及其變形系統，輪部及其變形系統；其中，機器人的機身為平底的半球形狀，在半球形機身內設有與機身固定在一起的機身內部平臺，機身上的機頂蓋為一個圓板，機身底面為一個內圈帶有若干個凹槽的環形板，機頂蓋的面積大於底面的面積，它們相互平行，且為同心的平面，在機身外表面設有六個均等間隔的凹槽，每個凹槽中間均設有通孔； 所述足部及其變形系統主要包括:六條結構相同的機器人腿、旋轉式推進器和活塞，其中，旋轉式推進器為邊緣帶有均等的六個鋸齒的圓盤，該旋轉式推進器的中心設有通孔，該通孔穿過固定在機身內部平臺中心的旋轉式推進器驅動電機，使旋轉式推進器與驅動電機固連，在機身內部平臺上設有均等布置、並與上述凹槽中間的通孔對應的六個活塞通道，在每個活塞通道內均設有楔形稜柱狀活塞，在上述凹槽中心線上的機身上設有槽孔，該槽孔內設有活塞驅動彈簧，該活塞驅動彈簧的一端固定在活塞上的活塞驅動彈簧固定栓上，其另一端固定在上述槽孔壁上；每條機器人腿均分為前端、中端和後端三個部分，其腿前端為一塊與外殼凹槽表面形狀相同的平板，腿中端和後端均為兩塊板形相同的條板，腿中端的一端通過關節電機D與腿前端的一端連接，該腿中端的另一端通過關節電機C與腿後端的一端連接，該腿後端的另一端通過關節電機B與關節電機A連接，該關節電機A與上述活塞通道內的活塞的一端連接，該活塞的另一端的斜面與旋轉式推進器的鋸齒斜面相對； 所述輪部及其變形系統主要包括:起落架、起落架導軌、起落架驅動器和驅動輪，其中，起落架由內環和外環組成，外環的周面上設有徑向凸齒，該凸齒與上述機身底面環形板上的凹槽相對應，該外環的端面上設有均勻布置的四個向上的凸臺，內環為一個圓板，該內環嵌於外環內，驅動起落架內環轉動的內環驅動電機固連在內環圓心上，可帶動起落架內環進行沿起落架平面的轉動；四個條狀轉動橋的一端固定在上述內環驅動電機外殼上，其另一端固定在外環的凸臺壁上，轉動橋之間距離相等；若干個起落架導軌設在上述機身內壁的下端，起落架驅動器為一個可控伸縮杆，與起落架導軌數量相同的起落架驅動器均位於上述起落架導軌內，可沿起落架導軌沿直線方向進行升降操作，該起落架驅動器的一端固定在機身內部平臺的底部，另一端固定在起落架外環上，帶動起落架的升降；輪部驅動電機固連在上述內環的底部，每個驅動電機兩側分別設有一個驅動輪。
【文檔編號】B62D57/028GK104340292SQ201410553895
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月17日 優先權日:2014年10月17日
【發明者】郭希娟, 趙強, 靳海鵬 申請人:燕山大學