一种变拓扑操作轮腿式移动机构的制作方法

本发明涉及步行机器人技术，具体涉及一种变拓扑操作轮腿式移动机构。

背景技术：

中国专利cn108995728a公开了“一种高机动轮足复合机器人”，它的移动轮足模块通过将腿部结构的小腿杆形状设计成圆弧形，由电机调整使其外轮廓组成圆轮形状，电机自锁形成足-轮模式的切换。但其组成单轮所需腿部结构较多，要求精度较高。

技术实现要素：

本发明针对现有足式机器人具有很强的地形适应能力和越障能力，但其运动速度较慢；轮式机器人在平坦路面上行驶具有高速性，但地形适应能力较差，越障性能较差，为结合轮式机器人和足式机器人的优点，进而提出了一种变拓扑操作轮腿式移动机构。

本发明的技术方案：设计一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于该移动机构包括第一电机、机架、第一连杆、第二电机、输出杆、第二连杆、推杆、推杆连接块、曲柄轮；第一电机与机架上的固定孔通过螺栓固定连接，第一电机的d型输出轴与曲柄轮中心d型孔固定连接，曲柄轮与推杆连接块实现转动连接，推杆连接块一端的安装槽与推杆的固定端通过螺栓实现固定连接，推杆的输出端与输出杆上安装槽实现固定连接，且与第二连杆实现转动连接，第二电机与第一连杆上的固定孔通过螺栓固定连接，第二电机的输出轴通过顶丝与第二连杆固定连接，第一连杆与机架实现转动连接；所述的第一电机、第二电机和推杆均与控制系统连接。

所述的机架截面为l型结构，大平面上设有固定孔，用于安装和固定第一电机，左端设有通孔，用于模式切换时手动锁死；

所述的第一连杆一端设有固定孔，用于安装和固定第二电机，靠近中心位置设有通孔，用于模式切换时手动锁死；

所述的输出杆截面为矩形，一端设有安装槽，用于连接和固定推杆输出端；

所述的第二连杆一端设有通孔，用于模式切换时手动锁死；

所述的推杆连接块截面为矩形，一端设有安装槽，用于连接和安装推杆固定端；

所述的曲柄轮为圆形截面的平板结构，中心设有d型孔，用于连接第一电机。

所述控制系统可控制机构实现两种模式的运动，第一种模式是第二电机通电，改变第一连杆和第二连杆的夹角，推杆处于原长，使第一连杆上的通孔与第二连杆上的通孔对心且手动锁死时，该机构为闭链腿式结构，第一电机驱动曲柄轮整周旋转，实现腿式模式的运动；第二种模式是第二电机通电，改变第一连杆和第二连杆的夹角，推杆伸长至最大，使第一连杆上的通孔与机架上的通孔对心且手动锁死时，该机构为基于平行四边形的轮式结构，第一电机驱动曲柄轮整周旋转，第二电机驱动第一连杆整周旋转，实现轮式模式的运动。

所述第一电机为直流电机，第二电机为小型伺服电机。

所述的一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于所述移动机构可用作构成轮腿式移动平台的模块化移动单元。

本发明的有益效果：本发明所述的变拓扑操作轮腿式移动机构，具有腿式和轮式两种工作模式，其中腿式工作模式具有越障性能好，可以通过一些不平坦路面等特点，而轮式模式可以在平坦路面高速移动，两种工作模式可根据不同路面情况，工作需求进行切换。

附图说明

图1变拓扑操作轮腿式移动机构三维图

图2机架三维图

图3第一连杆三维图

图4输出杆三维图

图5第二连杆三维图

图6推杆连接块三维图

图7曲柄轮三维图

图8腿式工作模式的机构三维图

图9轮式工作模式的机构三维图

图10由变拓扑操作轮腿式移动机构构成的六足机器人示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。但

本技术：
的权利要求保护范围不限于所述实施例的描述范围。

如图1所示，本发明所设计的一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于：一种变拓扑操作轮腿式移动机构包括：第一电机(1)、机架(2)、第一连杆(3)、第二电机(4)、输出杆(5)、第二连杆(6)、推杆(7)、推杆连接块(8)、曲柄轮(9)；第一电机(1)与机架(2)上的固定孔(2-b)通过螺栓固定连接，第一电机(1)的d型输出轴与曲柄轮(9)中心d型孔固定连接，曲柄轮(9)与推杆连接块(8)实现转动连接，推杆连接块(8)一端的安装槽(8-a)与推杆(7)的固定端通过螺栓实现固定连接，推杆(7)的输出端与输出杆(5)上安装槽(5-a)实现固定连接，且与第二连杆(6)实现转动连接，第二电机(4)与第一连杆(3)上的固定孔(3-a)通过螺栓固定连接，第二电机(4)的输出轴通过顶丝与第二连杆(6)固定连接，第一连杆(3)与机架(2)实现转动连接；所述的第一电机(1)、第二电机(4)和推杆(7)均与控制系统连接。

如图2所示，机架(2)截面为l型结构，大平面上设有固定孔(2-b)，用于安装和固定第一电机(1)，左端设有通孔(2-a)，用于模式切换时手动锁死。

，如图3所示，第一连杆(3)一端设有固定孔(3-a)，用于安装和固定第二电机(4)，靠近中心位置设有通孔(3-b、c)，用于模式切换时手动锁死；

如图4所示，输出杆(5)截面为矩形，一端设有安装槽(5-a)，用于连接和固定推杆输出端；

如图5所示，第二连杆(6)一端设有通孔(6-b)，用于模式切换时手动锁死；

如图6所示，推杆连接块(8)截面为矩形，一端设有安装槽(8-a)，用于连接和安装推杆固定端；

如图7所示，曲柄轮(9)为圆形截面的平板结构，中心设有d型孔，用于连接第一电机(1)。

所述第一电机(1)为直流电机，第二电机(4)为小型伺服电机。

所述的一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于所述移动机构可用作构成轮腿式移动平台的模块化移动单元，如图10所示为所述轮腿式移动机构构成的六足机器人示意图。

本发明的工作原理和过程为：所述的一种变拓扑操作轮腿式移动机构实现两种模式的运动，第一种模式是第二电机(4)通电，改变第一连杆(3)和第二连杆(6)的夹角，推杆(7)处于原长，使第一连杆(3)上的通孔(3-b)与第二连杆(6)上的通孔(6-b)对心且手动锁死时，该机构为闭链腿式结构，第一电机(1)驱动曲柄轮(9)整周旋转，实现腿式模式的运动，如图8所示为腿式工作模式的机构三维图；第二种模式是第二电机(4)通电，改变第一连杆(3)和第二连杆(6)的夹角，推杆(7)伸长至最大，使第一连杆(3)上的通孔(3-c)与机架(2)上的通孔(2-a)对心且手动锁死时，该机构为基于平行四边形的轮式结构，第一电机(1)驱动曲柄轮(9)整周旋转，第二电机(4)驱动第一连杆(3)整周旋转，实现轮式模式的运动，如图9所示为轮式工作模式的机构三维图。

技术特征：

1.一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于：一种变拓扑操作轮腿式移动机构包括：第一电机(1)、机架(2)、第一连杆(3)、第二电机(4)、输出杆(5)、第二连杆(6)、推杆(7)、推杆连接块(8)、曲柄轮(9)；第一电机(1)与机架(2)上的固定孔(2-b)通过螺栓固定连接，第一电机(1)的d型输出轴与曲柄轮(9)中心d型孔固定连接，曲柄轮(9)与推杆连接块(8)实现转动连接，推杆连接块(8)一端的安装槽(8-a)与推杆(7)的固定端通过螺栓实现固定连接，推杆(7)的输出端与输出杆(5)上安装槽(5-a)实现固定连接，且与第二连杆(6)实现转动连接，第二电机(4)与第一连杆(3)上的固定孔(3-a)通过螺栓固定连接，第二电机(4)的输出轴通过顶丝与第二连杆(6)固定连接，第一连杆(3)与机架(2)实现转动连接；所述的第一电机(1)、第二电机(4)和推杆(7)均与控制系统连接。

2.如权利要求1所述的一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于：

所述的机架(2)截面为l型结构，大平面上设有固定孔(2-b)，用于安装和固定第一电机(1)，左端设有通孔(2-a)，用于模式切换时手动锁死；

所述的第一连杆(3)一端设有固定孔(3-a)，用于安装和固定第二电机(4)，靠近中心位置设有通孔(3-b、c)，用于模式切换时手动锁死；

所述的输出杆(5)截面为矩形，一端设有安装槽(5-a)，用于连接和固定推杆输出端；

所述的第二连杆(6)一端设有通孔(6-b)，用于模式切换时手动锁死；

所述的推杆连接块(8)截面为矩形，一端设有安装槽(8-a)，用于连接和安装推杆固定端；

所述的曲柄轮(9)为圆形截面的平板结构，中心设有d型孔，用于连接第一电机(1)。

3.如权利要求1所述的一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于：

所述控制系统可控制机构实现两种模式的运动，第一种模式是第二电机(4)通电，改变第一连杆(3)和第二连杆(6)的夹角，推杆(7)处于原长，使第一连杆(3)上的通孔(3-b)与第二连杆(6)上的通孔(6-b)对心且手动锁死时，该机构为闭链腿式结构，第一电机(1)驱动曲柄轮(9)整周旋转，实现腿式模式的运动；第二种模式是第二电机(4)通电，改变第一连杆(3)和第二连杆(6)的夹角，推杆(7)伸长至最大，使第一连杆(3)上的通孔(3-c)与机架(2)上的通孔(2-a)对心且手动锁死时，该机构为基于平行四边形的轮式结构，第一电机(1)驱动曲柄轮(9)整周旋转，第二电机(4)驱动第一连杆(3)整周旋转，实现轮式模式的运动。

4.如权利要求3所述的一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于：所述第一电机(1)为直流电机，第二电机(4)为小型伺服电机。

5.如权利要求1所述的一种变拓扑操作轮腿式移动机构，其特征在于所述移动机构可用作构成轮腿式移动平台的模块化移动单元。

技术总结
一种变拓扑操作轮腿式移动机构由第一电机、机架、第一连杆、第二电机、输出杆、第二连杆、推杆、推杆连接块和曲柄轮组成，第一电机与机架上的固定孔通过螺栓固定连接，第一电机的D型输出轴与曲柄轮中心D型孔固定连接，曲柄轮与推杆连接块实现转动连接，推杆连接块一端的安装槽与推杆的固定端通过螺栓实现固定连接，推杆的输出端与输出杆上安装槽实现固定连接，且与第二连杆实现转动连接，第二电机与第一连杆上的固定孔通过螺栓固定连接，第二电机的输出轴通过顶丝与第二连杆固定连接，第一连杆(3)与机架(2)实现转动连接。本发明具有轮式和腿式两种工作模式，具有高速性和高适应性的特点。

技术研发人员：刘超;谭稀岑;王子谦;孙学敏;李佳磊
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2020.03.18
技术公布日：2020.07.03