多足轮式机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，涉及多足机器人，具体涉及一种多足轮式机器人。

背景技术：

随着科学技术的发展，日常以及工业生产中机器人得到广泛的运用，在探索、救援领域也发挥出特有的优点。为了适应更多日常功用，机器人的种类也不断增加。但在实际运用中，机器人实用局限性较大，例如，轮式机器人的移动因地形因素而受到较大的限制，面对比较崎岖的地形时，轮部无法适应地面正常运动，在转弯时易出现倾覆。在面对台阶时，普通的轮式机器人往往无法解决移动问题，稳定性无法得到保证，这样极大地限制了轮式机器人的应用。

为解决上述问题，人们进行了长期的探索，例如，中国专利公开了一种多足轮式平台机器人[申请号：201810914062.1]，包括平台车体，平台车体上设有若干行走轮体，行走轮体分别连接有轮体行走驱动机构，位于平台车体前后相邻两个行走轮体之间的间距大小固定不变，每一个行走轮体均连接有能驱动行走轮体沿竖直方向升降的轮体升降驱动机构，且当平台车体爬台阶时，行走轮体其中一个行走轮体升降，剩余的行走轮体中至少两个行走轮体位于同一水平面且分别和台阶接触从而使平台车体保持水平状态。

上述方案在一定程度上解决了爬台阶的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如，面对崎岖路面无法保证稳定性，转弯时易重心不稳而侧翻等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，运行稳定的多足轮式机器人。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本多足轮式机器人，包括主体，所述的主体上设有至少三组沿着主体纵向间隔分布的轮式足，且前后相邻的两个轮式足之间的间距固定不变，每一组轮式足分别包括至少两个沿着主体横向间隔分布的轮式足，所述的主体上的各个轮式足分别独立受控地动作，每一轮式足分别包括行走轮体和能够驱动行走轮体滚动的滚动驱动结构，所述的主体和行走轮体之间设有能驱动行走轮体水平转向的转向驱动结构和能够驱动行走轮体升降的升降驱动结构，所述的主体和行走轮体之间还设有能使行走轮体相对于主体外扩且能自适应地保持行走轮体的滚动中轴线处于水平状态的外扩控制结构，所述的滚动驱动结构、转向驱动结构、升降驱动结构和外扩控制结构分别与控制电路相连，且当主体动作或静止时所述的主体始终保持水平状态。显然，这里的各个轮式足具有除了具有滚动功能、水平转向功能和升降功能之外，还具有行走轮体相对于主体外扩且能自适应地保持行走轮体的滚动中轴线处于水平状态，这样使得各个行走轮体可以根据需要地靠近或远离主体，从而提高升降、转向等行驶状态时的稳定性，不易出现倾倒现象，能适应不同复杂地形。

在上述多足轮式机器人中，所述的行走轮体与滚动驱动结构相连，所述的滚动驱动结构与转向驱动结构相连，所述的转向驱动结构与升降驱动结构相连，所述的升降驱动结构与主体相连，所述的升降驱动结构的升降中轴线竖直设置或相对于竖直方向倾斜设置。即这里的升降驱动结构可以实现竖直方向升降也可以实现相对于竖直方向倾斜升降。

在上述多足轮式机器人中，所述的外扩控制结构包括设置在升降驱动结构与转向驱动结构之间的第一转动连接结构和设置在升降驱动结构与主体之间的第二转动连接结构，所述的第一转动连接结构和第二转动连接结构均为带驱动活动关节；所述的外扩控制结构能驱动所述升降驱动结构的升降中轴线相对于主体倾斜向外或竖直设置；所述的第二转动连接结构的转动中轴线平行于所述主体的水平中轴线。显然，通过均为带驱动活动关节的第一转动连接结构和第二转动连接结构实现行走轮体对于主体倾斜向外、向内或竖直方向升降。

作为另一种优选方案，在上述多足轮式机器人中，所述的外扩控制结构包括设置在升降驱动结构和转向驱动结构之间的折叠杆，所述的升降驱动结构与主体固连，所述的折叠杆上端与升降驱动结构之间设有第三转动连接结构，所述的折叠杆下端与转向驱动结构之间设有第四转动连接结构，所述的第三转动连接结构和第四转动连接结构均为带驱动活动关节；所述的外扩控制结构能驱动所述折叠杆相对于主体倾斜向外或竖直设置；所述的第三转动连接结构的转动中轴线平行于所述主体的水平中轴线。显然，通过均为带驱动活动关节的第三转动连接结构和第四转动连接结构实现行走轮体对于主体倾斜向外、向内或竖直方向升降。

在上述多足轮式机器人中，所述的升降驱动结构包括螺套和丝杆，所述的丝杆与螺套螺纹连接，所述的螺套与能够驱动螺套转动的升降驱动器相连，所述的螺套可转动地设置在安装座内，所述的安装座与主体相连，所述的升降驱动器固定在安装座侧部，所述的丝杆上端设有盘体；

或者，所述的升降驱动结构包括齿轮和齿条，所述的齿轮与齿条相啮合，所述的齿轮与能够驱动齿轮转动的升降驱动器相连，所述的齿条穿设于安装座内，所述的安装座与主体相连，所述的升降驱动器固定在安装座侧部，所述的齿条上端设有盘体；

或者，所述的升降驱动结构包括蜗轮和蜗杆，所述的蜗轮与蜗杆相啮合，所述的蜗轮与能够驱动蜗轮转动的升降驱动器相连，所述的蜗杆穿设于安装座内，所述的安装座与主体相连，所述的升降驱动器固定在安装座侧部，所述的蜗杆上端设有盘体。

优选地，这里的安装座与主体转动连接或固定连接，当这里的安装座和主体固定相连时，这里的升降驱动结构和转向驱动结构之间设有折叠杆；当这里的安装座和主体转动相连时，这里的升降驱动结构与主体之间的第二转动连接结构实际上就是安装座和主体转动相连，具体可以包括设置在安装座两侧的铰接轴，主体上设有与铰接轴铰接相连的铰接孔，这里的铰接轴可以连接有带动铰接轴周向转动的转动驱动器。

在上述多足轮式机器人中，所述的滚动驱动结构包括设置在行走轮体一侧的罩体，所述的罩体的一端与行走轮体侧面之间设有转动配合结构，所述的罩体内固定有滚动驱动电机，所述的滚动驱动电机的动力轴与行走轮体相连。

在上述多足轮式机器人中，所述的转动配合结构包括设置在行走轮体一侧面的圆环槽和设置在罩体一端的圆筒端部，所述的圆筒端部插于圆环槽中且两者滑动配合，所述的滚动驱动电机的动力轴穿过圆筒端部与行走轮体固连。

在上述多足轮式机器人中，所述的转向驱动结构包括固定在罩体的转向驱动电机，所述的转向驱动电机的动力轴竖直设置且与升降驱动结构相连；所述的罩体上开有竖直朝上的开口，在开口内设有固定在滚动驱动电机上的定位座，所述的转向驱动电机固定在定位座内，所述的开口外侧设有围边，所述的围边具有朝向远离行走轮体一侧的缺口。

在上述多足轮式机器人中，所述的主体下部设有与升降驱动结构对应设置的条形孔，所述的条形孔自主体的底面延伸至侧面，所述的升降驱动结构穿设于条形孔中。

在上述多足轮式机器人中，所述的主体上设有电池和控制电路，所述的电池与控制电路相连，所述的主体上设有应用组件。这里的多足轮式机器人的应用场景主要包括人工智能实验平台、物流-快递运输机器人、货物搬运机器人、生产作业机器人、医疗服务辅助平台，例如轮椅，担架等，优选地，这里的主体上可以设置收纳箱、实验器材等相对应的设备。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：

1、各个行走轮体可以根据需要地靠近或远离主体，从而提高升降、转向等行驶状态时的稳定性，不易出现倾倒现象，即可成功通过崎岖、台阶等路况，能轻易地穿越了各种复杂的自然地形。

2、无需通过调节自身重心即可避免倾覆，具有更高的稳定性，兼顾适应复杂路段和稳定快速移动。

3、能够实现倾斜轮体外扩、升降功能，当遇到转弯、重心需要降低等等情形时能够有效提升运行的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型中实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型中实施例一的局部结构示意图；

图3是图2中a处放大图；

图4是本实用新型中实施例一的另一个视角的局部结构示意图；

图5是本实用新型中实施例一的单个轮式足的结构示意图；

图6是本实用新型中实施例一的单个轮式足的局部结构剖视图；

图7是本实用新型中实施例一的单个轮式足的另一个视角的局部结构剖视图；

图8是本实用新型中实施例一的结构爆炸图；

图9是本实用新型中实施例二的结构示意图；

图10是本实用新型中实施例二中使用场景的结构示意图；

图11是本实用新型中实施例二的局部结构示意图；

图中，主体1、条形孔11、电池12、轮式足2、行走轮体21、滚动驱动结构3、罩体31、转动配合结构32、滚动驱动电机33、圆环槽34、圆筒端部35、转向驱动结构4、转向驱动电机41、开口42、定位座43、围边44、缺口45、升降驱动结构5、螺套51、丝杆52、可伸缩管体521、升降驱动器53、安装座54、盘体55、外扩控制结构6、第一转动连接结构61、第一转动部611、第二转动部612、关节电机613、第二转动连接结构62、铰接轴621、铰接孔622、折叠杆63、第三转动连接结构64、第四转动连接结构65、控制电路7、应用组件8、底盘81、底盘座811、环形围板812、定位板813、卡接槽814、收纳箱体82、盖体821、子箱体822、底盘罩壳83、凹陷区域831、隆起区域832。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例一

如图1-7所示，本多足轮式机器人，包括主体1，主体1上设有至少三组沿着主体1纵向间隔分布的轮式足2，且前后相邻的两个轮式足2之间的间距固定不变，每一组轮式足2分别包括至少两个沿着主体1横向间隔分布的轮式足2，主体1上的各个轮式足2分别独立受控地动作，每一轮式足2分别包括行走轮体21和能够驱动行走轮体21滚动的滚动驱动结构3，主体1和行走轮体21之间设有能驱动行走轮体21水平转向的转向驱动结构4和能够驱动行走轮体21升降的升降驱动结构5，主体1和行走轮体21之间还设有能使行走轮体21相对于主体1外扩且能自适应地保持行走轮体21的滚动中轴线处于水平状态的外扩控制结构6，滚动驱动结构3、转向驱动结构4、升降驱动结构5和外扩控制结构6分别与控制电路7相连，主体1上还设有电池12，电池12与控制电路7相连，这里的控制电路还与设置在主体1上的图像采集模块相连，例如，设置在主体1上的三维图像采集、设置在主体1一侧的测距传感器等，且当主体1动作或静止时主体1始终保持水平状态。显然，这里的各个轮式足2具有除了具有滚动功能、水平转向功能和升降功能之外，还具有行走轮体21相对于主体1外扩且能自适应地保持行走轮体21的滚动中轴线处于水平状态，这样使得各个行走轮体21可以根据需要地靠近或远离主体1，从而提高升降、转向等行驶状态时的稳定性，不易出现倾倒现象，能适应不同复杂地形。

具体来讲，这里的行走轮体21与滚动驱动结构3相连，滚动驱动结构3与转向驱动结构4相连，转向驱动结构4与升降驱动结构5相连，升降驱动结构5与主体1相连，升降驱动结构5的升降中轴线竖直设置或相对于竖直方向倾斜设置，即这里的升降驱动结构5可以实现竖直方向升降也可以实现相对于竖直方向倾斜升降。

进一步地，如图5-7所示，这里的外扩控制结构6包括设置在升降驱动结构5与转向驱动结构4之间的第一转动连接结构61和设置在升降驱动结构5与主体1之间的第二转动连接结构62，第一转动连接结构61和第二转动连接结构62均为带驱动活动关节；外扩控制结构6能驱动所述升降驱动结构5的升降中轴线相对于主体1倾斜向外或竖直设置；第二转动连接结构62的转动中轴线平行于所述主体1的水平中轴线。显然，通过均为带驱动活动关节的第一转动连接结构61和第二转动连接结构62实现行走轮体对于主体1倾斜向外、向内或竖直方向升降。

如图2-3所示，其中，这里的升降驱动结构5包括螺套51和丝杆52，丝杆52与螺套51螺纹连接，螺套51与能够驱动螺套51转动的升降驱动器53相连，螺套51可转动地设置在安装座54内，安装座54与主体1相连，升降驱动器53固定在安装座54侧部，丝杆52上端设有盘体55；优选地，当这里的安装座54和主体1转动相连时，这里的升降驱动结构5与主体1之间的第二转动连接结构62实际上就是安装座54和主体1转动相连，具体可以包括设置在安装座54两侧的铰接轴621，主体1上设有与铰接轴621铰接相连的铰接孔622，这里的铰接轴621可以连接有带动铰接轴621周向转动的转动驱动器。

更具体来讲，如图5-7所示，这里的滚动驱动结构3包括设置在行走轮体21一侧的罩体31，罩体31的一端与行走轮体21侧面之间设有转动配合结构32，罩体31内固定有滚动驱动电机33，滚动驱动电机33的动力轴与行走轮体21相连。

优选地，这里的转动配合结构32包括设置在行走轮体21一侧面的圆环槽34和设置在罩体31一端的圆筒端部35，圆筒端部35插于圆环槽34中且两者滑动配合，滚动驱动电机33的动力轴穿过圆筒端部35与行走轮体21固连。

其中，这里的转向驱动结构4包括固定在罩体31的转向驱动电机41，转向驱动电机41的动力轴竖直设置且与升降驱动结构5相连；罩体31上开有竖直朝上的开口42，在开口42内设有固定在滚动驱动电机33上的定位座43，转向驱动电机41固定在定位座43内，开口42外侧设有围边44，围边44具有朝向远离行走轮体21一侧的缺口45。本实施例中的第一转动连接结构61包括第一转动部611和第二转动部612，在第一转动部611和第二转动部612之间设有横向设置的关节电机613，所述的关节电机613的电机本体和动力轴分别与第一转动部611和第二转动部612相连，所述的第一转动部611和丝杆52下端相连，第二转动部612与转向驱动电机41的动力轴相连。

其中，这里的主体1下部设有与升降驱动结构5对应设置的条形孔11，条形孔11自主体1的底面延伸至侧面，升降驱动结构5穿设于条形孔11中。具体来讲，这里的丝杆52穿设于条形孔11内，这样可以实现丝杆52在条形孔11内倾斜角度调整。优选地，这里的丝杆52周向外侧套设有可伸缩管体521，可伸缩管体521上端与安装座54下端相连，下端延伸至丝杆52和第一转动部611相交处，丝杆52和可伸缩管体521均穿设在条形孔11内，这样使得丝杆52在升降过程能受到有效的保护，这里的可伸缩管体1为金属波纹管、非金属波纹管、弹性管中的任意一种，同时，这里的可伸缩管体521和丝杆52之间可以用于为下面的驱动器等装置穿线的过线槽。

为了提高防尘效果，这里的条形孔11内还设有由柔性材料制成且呈褶皱状的封闭板，且所述的可伸缩管体521和丝杆52一起穿设于封闭板上。

如图8所示，本实施例中的主体1上设有应用组件8。这里的多足轮式机器人的应用场景主要包括人工智能实验平台、物流-快递运输机器人、货物搬运机器人、生产作业机器人、医疗服务辅助平台，例如轮椅，担架等，优选地，这里的主体1上可以设置收纳结构、实验器材等相对应的设备，例如，这里的收纳结构可以包括设置在主体1上的底盘81，和设置在底盘81上的收纳箱体82，收纳箱体82上下端分别敞口,底盘81上设有自收纳箱体82下端敞口延伸进入收纳箱体82内的底盘罩壳83，底盘罩壳83与底盘81相互扣合形成安装腔室，底盘罩壳83的外侧壁与收纳箱体82下端敞口内侧壁相互配合从而使底盘罩壳83将收纳箱体82下端敞口封闭，收纳箱体82上端活动设有能将上端敞口封闭的盖体821。通过将设置在底盘81上端的底盘罩壳83插接在收纳箱体82底部从而将收纳箱体82下端封闭从而收纳空间，底盘罩壳83和底盘81之间形成用于放置升降驱动结构5和控制电路7、电池12的安装腔室，这样收纳空间和行走执行空间之间互不干扰，收纳区域布局合理。

具体来讲，这里的底盘罩壳83顶部具有沿着底盘81轴向延伸的凹陷区域831，凹陷区域831的两侧分别为沿着底盘81轴向延伸的隆起区域832，隆起区域832对应于底盘81上的伸缩轮式足安装区域，隆起区域832作为伸缩轮式足竖直伸缩的容置空间，凹陷区域831作为伸缩轮式足倾斜伸缩的容置空间。底盘罩壳83顶部的凹陷区域831在收纳箱体82内形成物品放置槽，这样可以提高物品放置时的稳定性。

其中，这里的底盘81包括水平设置在的底盘座811,底盘座811周向外围设有环形围板812,且环形围板812和底盘罩壳83通过可拆卸结构相连。优选地，这里的可拆卸结构包括若干设置在底盘座811周向外侧且位于环形围板812周向内侧的定位板813,定位板813和环形围板812之间形成卡接槽14,且底盘罩壳83下端定位设置在卡接槽814内。

其中，这里的底盘罩壳83与底盘81相连的下端的直径大小至上端的直径大小逐渐变小。优选地，这里的收纳箱体82下端周向外侧抵靠设置在环形围板812上端。其中，这里的收纳箱体82由至少两个子箱体822上下相互对接而成。

实施例二

如图9-11所示，本实施例的结构、原理及实施例步骤和实施例一类似，不同的地方在于，本实施例中的外扩控制结构6包括设置在升降驱动结构5和转向驱动结构4之间的折叠杆63，升降驱动结构5与主体1固连，折叠杆63上端与升降驱动结构5之间设有第三转动连接结构64，折叠杆63下端与转向驱动结构4之间设有第四转动连接结构65，第三转动连接结构64和第四转动连接结构65均为带驱动活动关节；外扩控制结构6能驱动所述折叠杆63相对于主体1倾斜向外或竖直设置；第三转动连接结构64的转动中轴线平行于所述主体1的水平中轴线。显然，通过均为带驱动活动关节的第三转动连接结构64和第四转动连接结构65实现行走轮体对于主体1倾斜向外、向内或竖直方向升降。

即这里的安装座54与主体1固定连接，这里的升降驱动结构5和转向驱动结构4之间设有折叠杆63；即这里的丝杆52穿设于安装座54内的螺套51内，且丝杆52下端延伸至主体1下方且和折叠杆63相连，这里的第三转动连接结构64包括设置在折叠杆63上端和丝杆52下端之间通过关节电机613活动相连，第四转动连接结构65包括设置在折叠杆63下端和转向驱动电机41的动力轴之间通过关节电机613活动相连，而这里的关节电机613采用类似实施例一中的结构，这里就不一一赘述。

实施例三

本实施例的结构、原理及实施例步骤和实施例一类似，不同的地方在于，本实施例中的升降驱动结构5包括齿轮和齿条，齿轮与齿条相啮合，齿轮与能够驱动齿轮转动的升降驱动器53相连，齿条穿设于安装座54内，安装座54与主体1相连，升降驱动器53固定在安装座54侧部，齿条上端设有盘体55。

实施例四

本实施例的结构、原理及实施例步骤和实施例一类似，不同的地方在于，本实施例中的升降驱动结构5包括蜗轮和蜗杆，蜗轮与蜗杆相啮合，蜗轮与能够驱动蜗轮转动的升降驱动器53相连，蜗杆穿设于安装座54内，安装座54与主体1相连，升降驱动器53固定在安装座54侧部，蜗杆上端设有盘体55。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了主体1、条形孔11、电池12、轮式足2、行走轮体21、滚动驱动结构3、罩体31、转动配合结构32、滚动驱动电机33、圆环槽34、圆筒端部35、转向驱动结构4、转向驱动电机41、开口42、定位座43、围边44、缺口45、升降驱动结构5、螺套51、丝杆52、可伸缩管体521、升降驱动器53、安装座54、盘体55、外扩控制结构6、第一转动连接结构61、第一转动部611、第二转动部612、关节电机613、第二转动连接结构62、铰接轴621、铰接孔622、折叠杆63、第三转动连接结构64、第四转动连接结构65、控制电路7、应用组件8、底盘81、底盘座811、环形围板812、定位板813、卡接槽814、收纳箱体82、盖体821、子箱体822、底盘罩壳83、凹陷区域831、隆起区域832等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。