一种轮足一体式机器人腿结构的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体的说，涉及液压四足机器人的腿结构，应用轮足一体式结构，可以使机器人运动的更快速，更灵活。

背景技术：

轮式具有结构简单、易于控制、移动速度快和稳定能力强等优点，但是要求所通过地面必须连续、平坦，当其遇到一定高度的连续型障碍物时就无法通过。

相比于轮式机器人，足式机器人则只需要离散的支撑点，几乎可以适应各种复杂地形，能够跨越障碍，在复杂的地形和非结构化的环境中，具有更好的灵活性和适应性，足式机器人的缺点是行进速度较低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提出了一种轮足一体式机器人腿结构，能够在平坦的路面上快速行进，在崎岖不平的路面上，低速平稳的通过。

一种轮足一体式机器人腿结构，包括机器人的横摆机构，大腿、小腿和轮式的足端四部分腿顶部的液压缸缸底与机身相连，活塞杆一端与连杆铰接，形成横摆髋关节，控制腿的左右摆动，连杆与大腿铰接，形成髋关节，由液压缸驱动控制腿的前后摆动，大腿与小腿铰接，形成膝关节，由液压缸控制小腿的抬起和下落，足端采用轮式结构，由单独的电机驱动。

用三个电液伺服阀分别控制三组液压缸，实现腿的横摆运动和前后移动，应用电液伺服阀控制，具有控制精度高、动态性能好和响应速度快等优点。

连杆和大腿采用镂空结构，将液压缸嵌入其中，使腿部结构更加紧凑布局更加合理。

小腿下端应用弹簧结构，可以起到缓冲吸震的作用，减轻足端与地面的冲击力。

足端轮式机构与万向轮机构原理相似，可以任意的调整方向，使运动更加灵活，采用步进驱动一体机进行驱动，将驱动与控制集成在一起，随时调整电机的力矩或转速。

应用这种结构，在平坦的路面上使用轮式驱动，可以快速行进，节省时间，遇到崎岖的路面，转换为足式行走，根据不同的路况应用不同的行走模式，从而最大化的提升运动速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1是本发明中轮足一体式机器人腿结构的结构示意图。

图2是本发明中轮足一体式机器人腿结构的结构正视图。

图3是液压缸结构示意图。

图4是横摆连杆结构示意图。

图5是大腿连杆结构示意图。

图6是小腿结构示意图。

其中：1-第一液压缸，2-连杆，3-第二液压缸，4-大腿连杆，5-第三液压缸，6-小腿，7-弹簧，8-轮，9-步进驱动一体机，10-上油块，11-伺服阀，12-销轴，13-横摆轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。

一种轮足一体式机器人腿结构，其结构如图1所示，包括：第一液压缸(1)，连杆(2)，第二液压缸(3)，大腿连杆(4)，第三液压缸(5)，小腿(6)，弹簧(7)，轮(8)，步进驱动一体机（9），上油块（10），伺服阀（11），销轴（12），横摆轴（13）。

第一液压缸(1)活塞杆与连杆(2)铰接，形成横摆髋关节，连杆(2)和第二液压缸(3)分别与大腿连杆(4)上部铰接，形成髋关节，大腿连杆(4)和第三液压缸(5)分别与小腿(6)上部铰接，形成膝关节。

横摆髋关节控制腿的左右摆动，髋关节实现腿的前进和后退，膝关节控制小腿的起落高度，实现避障。

腿通过第一液压缸(1)缸底和轴(13)与机身连接，油源通过管道将液压油输送入三组液压缸中，即可实现腿的运动。

小腿下端使用弹簧结构，可以起到缓冲吸震的作用，减轻足端与地面的冲击力,使机器人运动的更平稳。

足端有单独的动力源，采用步进驱动一体机，把驱动与控制集成在一起，根据电机运动参数和实时状态的反馈，随时调整各项控制参数，使电机达到预设的力矩或转速。

在平坦的路况下，应用轮式驱动，机器人可以快速行进，当遇到崎岖的路况时，足端电机停止驱动，转换至液压驱动，通过协调控制三组液压缸，机器人实现越障，继续前进。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种轮足一体式机器人腿结构，包括机器人的横摆机构，大腿、小腿和足端；整条腿有三组使用伺服阀控制的结构相同液压缸，可以实现腿部的横摆、大腿和小腿的前进和后退，机器人足端为轮式结构，轮子的方向可以任意调整，足端有单独的动力源，采用步进驱动一体机，把驱动与控制集成在一起，根据电机运动参数和实时状态的反馈，随时调整各项控制参数，使电机达到预设的力矩或转速；当在平坦的路段行进时，可以单独使用足端电机驱动轮转动，使运动的更加快速，节省能源；当在坎坷不平的路段运动时，可以使用液压装置来驱动，帮助机器人实现越障。

技术研发人员：邵俊鹏;迟涵威;孙桂涛
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2018.10.17
技术公布日：2018.12.18