一种单脚双轮复合式机器人腿结构的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种单脚双轮复合式机器人腿结构。

背景技术：

随着机器人技术的不断发展，在面对恶劣环境和复杂地形时，利用运动机器人的变形功能来增强其地形适应能力和自主运动能力，成为了近年来发展较快的一种机器人技术。相比于轮式、履带式或一般足式运动机器人，轮足可变形式机器人具有越障能力强、运动速度高的特点。

目前机器人的运动机构主要采用轮式机构、履带式机构、腿式机构以及其复合机构等形式。轮式机构移动速度快，控制简单，但是在越障方面表现较差；履带式机构环境适应能力很强（尤其加了摆臂之后），但是其能耗大；腿式结构，由于机器人的足端与地面是点接触，对环境要求低，因而越障能力强，但是其运动速度低，结构和控制都较为复杂。因此，以上问题亟需解决。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种单脚双轮复合式机器人腿结构，第一舵机部分相当于膝盖关节，控制小腿前后移动；第二舵机部分相当于脚踝关节，控制脚掌上下移动，从而可以任意的调整方向，使运动更加灵活。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：本实用新型的一种单脚双轮复合式机器人腿结构，其创新点在于：包括第一舵机、第一舵机固定座、连接杆、第二舵机和脚掌机构；所述第一舵机固定座为竖直设置的长方体结构，且其上下两端均为开口朝外的门形结构，并整体成型；在所述第一舵机固定座的下端内还竖直套接设有第一舵机，所述第一舵机的固定端与所述第一舵机固定座固定连接，且其活动端与竖直设置的所述连接杆的上端联动连接；在所述连接杆的下端还竖直设有第二舵机，所述第二舵机的固定端与所述连接杆固定连接，且其活动端与所述脚掌机构的固定端联动连接；所述脚掌机构水平设置，且其活动端水平向下设置。

优选的，在所述连接杆与所述第二舵机之间还竖直设有用于缓冲吸震的弹簧。

优选的，所述第一舵机为旋转舵机，且其采用的型号为rds3230。

优选的，所述第二舵机为俯仰舵机，且其采用的型号为rds3120。

优选的，所述脚掌机构包括驱动轮固定座、驱动轮和步进驱动一体机；所述驱动轮固定座为水平设置的倒u形结构，且其上表面中间位置与所述第二舵机的活动端联动连接；在所述驱动轮固定座内沿其长度方向还依次间隔水平设有数个驱动轮，每一所述驱动轮分别沿所述驱动轮固定座的宽度方向水平设置，且其两端分别与所述驱动轮固定座的两侧边转动连接；在所述驱动轮固定座的一侧边外表面沿其长度方向还依次间隔水平固定设有数个步进驱动一体机，每一所述步进驱动一体机的设置位置分别与对应所述驱动轮的设置位置相一致，且其输出端分别与对应所述驱动轮的一端联动连接。

优选的，每一所述步进驱动一体机采用的型号为vsmd116。

优选的，每一所述驱动轮的下半部分均超出所述驱动轮固定座的下表面，且其转动前行方向均为沿所述驱动轮固定座的长度方向。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型中第一舵机部分相当于膝盖关节，控制小腿前后移动；第二舵机部分相当于脚踝关节，控制脚掌上下移动，从而可以任意的调整方向，使运动更加灵活；

（2）本实用新型中每个驱动轮均由单独的步进驱动一体机进行驱动，不仅可以随时调整电机的力矩和转速，而且动力强劲，适合在各种严峻环境下工作；

（3）本实用新型通过设置弹簧，起到了缓冲吸震的作用，从而减轻了脚掌机构与地面的冲击力；

（4）本实用新型可以进行两种行进模式的切换；在遇到平坦的路面时，使用轮式行走，从而可以快速前进，节省了时间；在遇到崎岖的路面时，转变为足式行走；通过不同路况选择不同的行走模式，从而最大化地提升了运动速度。

附图说明

为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种单脚双轮复合式机器人腿结构的结构示意图。

其中，1-第一舵机；2-第二舵机；3-步进驱动一体机；4-弹簧；5-连接杆；6-驱动轮；7-驱动轮固定座；8-第一舵机固定座。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型的一种单脚双轮复合式机器人腿结构，包括第一舵机1、第一舵机固定座8、连接杆5、第二舵机2和脚掌机构；具体结构如图1所示，第一舵机固定座8为竖直设置的长方体结构，且其上下两端均为开口朝外的门形结构，并整体成型；在第一舵机固定座8的下端内还竖直套接设有第一舵机1，该第一舵机1的固定端与第一舵机固定座8固定连接，且其活动端与竖直设置的连接杆5的上端联动连接；其中，第一舵机1为旋转舵机，且其采用的型号为rds3230。本实用新型中第一舵机1部分相当于膝盖关节，控制小腿前后移动。

本实用新型在连接杆5的下端还竖直设有第二舵机2，如图1所示，第二舵机2的固定端与连接杆5固定连接，在连接杆5与第二舵机2之间还竖直设有用于缓冲吸震的弹簧4。其中，第二舵机2为俯仰舵机，且其采用的型号为rds3120。本实用新型中第二舵机2部分相当于脚踝关节，控制脚掌上下移动。

本实用新型在第二舵机2的活动端还水平设有脚掌机构，且该脚掌机构的活动端水平向下设置；其中，脚掌机构包括驱动轮固定座7、驱动轮6和步进驱动一体机3；如图1所示，驱动轮固定座7为水平设置的倒u形结构，且其上表面中间位置与第二舵机2的活动端联动连接；在驱动轮固定座7内沿其长度方向还依次间隔水平设有数个驱动轮6，每一个驱动轮6分别沿驱动轮固定座7的宽度方向水平设置，且其两端分别与驱动轮固定座7的两侧边转动连接；其中，每一个驱动轮6的下半部分均超出驱动轮固定座7的下表面，且其转动前行方向均为沿驱动轮固定座7的长度方向。

如图1所示，在驱动轮固定座7的一侧边外表面沿其长度方向还依次间隔水平固定设有数个步进驱动一体机3，每一个步进驱动一体机3的设置位置分别与对应驱动轮6的设置位置相一致，且其输出端分别与对应驱动轮6的一端联动连接。其中，每一个步进驱动一体机3采用的型号为vsmd116。本实用新型中每个驱动轮6均由单独的步进驱动一体机3进行驱动，不仅可以随时调整电机的力矩和转速，而且动力强劲，适合在各种严峻环境下工作。

本实用新型的工作原理：

（1）在遇到平坦的路面时，通过步进驱动一体机3驱动驱动轮6转动，从而实现轮式行走；

（2）在遇到崎岖的路面时，通过控制步进驱动一体机3，使得对应的驱动轮6保持静止不动；然后通过第一舵机1控制小腿前后移动，通过第二舵机2控制脚掌上下移动，从而实现足式行走。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型中第一舵机1部分相当于膝盖关节，控制小腿前后移动；第二舵机2部分相当于脚踝关节，控制脚掌上下移动，从而可以任意的调整方向，使运动更加灵活；

（2）本实用新型中每个驱动轮6均由单独的步进驱动一体机3进行驱动，不仅可以随时调整电机的力矩和转速，而且动力强劲，适合在各种严峻环境下工作；

（3）本实用新型通过设置弹簧4，起到了缓冲吸震的作用，从而减轻了脚掌机构与地面的冲击力；

（4）本实用新型可以进行两种行进模式的切换；在遇到平坦的路面时，使用轮式行走，从而可以快速前进，节省了时间；在遇到崎岖的路面时，转变为足式行走；通过不同路况选择不同的行走模式，从而最大化地提升了运动速度。

上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。