一种应用于机器人的四连杆轮腿结构

本技术属于机器人，尤其涉及一种应用于机器人的四连杆轮腿结构。

背景技术：

1、地面机器人中，轮式机器人的腿部组件为设置在机器人主机上的一对驱动轮，轮式机器人的能源利用效率高，移动速度快，稳定能力强，结构相对简单，但是只适用于路面较好的平地，受地形的影响大，当其遇到一定高度的障碍物时就无法通过；腿足式机器人的腿部组件为设置在机器人主机上的一对多连杆腿，多连杆腿的主要结构就是多连杆机构，多连杆腿通常由连杆电机及转动电机进行驱动，其中连杆电机控制多连杆机构伸展或折叠，从而执行伸出和回收动作，转动电机则控制连杆电机与多连杆机构一起向前或向后转动，如此，转动电机配合连杆电机一起工作就让多连杆机构做出向前跨越的动作，腿足式机器人越障能力强，可以适应各种各样的地形，灵活性及适应性强，但腿足式机器人的移动速度慢，结构相对复杂，能源的利用率较低。

2、近年来出现了将轮式机器人和腿足式机器人这两种形式的机器人结合起来的轮腿式机器人，也即，机器人的腿部结构不仅包括至少一对驱动轮，也包括至少一对多连杆腿，驱动轮设置在多连杆腿末端。其具有超强的地形适应能力，同时还能大大提高轮腿式机器人的续航能力。实现上述功能效果的具体方式为：当需要越障时，转动电机配合连杆电机一起工作，多连杆机构做出向前跨越的动作；当需要快速移动时，轮腿式机器人需要较高的稳定性，因此连杆电机控制多连杆机构极限折叠，让轮腿式机器人主机高度降至最低(重心降低显然有利于提高稳定性)，然后驱动轮工作，实现快速移动。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其能够结合轮式机器人与腿足式机器人的优点，当需要快速移动时，可利用驱杆转动关节组件带动四连杆机构极限折叠，可让整体重心下降以提升稳定性，并利用驱动轮组件实现快速移动，此外，当四连杆机构极限折叠后，由于其具有用于限位四连杆机构的特定结构，因此各连杆之间的相对稳定性更高，既能减轻驱杆转动关节组件的平衡调节压力、降低能耗，又能保障快速移动过程的顺利进行。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，包括驱杆转动关节组件、四连杆机构及驱动轮组件；

4、所述驱杆转动关节组件用于驱动四连杆机构伸展或折叠，包括转动关节本体及转动输出轴；

5、所述四连杆机构可伸展或折叠，包括与所述转动关节本体连接的第一连杆、与所述转动输出轴连接的第二连杆、第三连杆及第四连杆，所述第三连杆一端与所述第一连杆铰接，所述第三连杆另一端与所述第四连杆中部铰接，所述第四连杆一端与所述第二连杆铰接；

6、所述驱动轮组件设置在第四连杆的另一端；

7、所述四连杆机构上设有稳定系统，稳定系统包括移抵部分及靠接部分，当移抵部分接触靠接部分时，四连杆机构处于折叠状态。

8、作为优选，所述第二连杆一端为弯曲延伸的第二弯头结构，所述移抵部分包括设于第二弯头结构侧部的第二抵移平面，所述靠接部分包括设于第三连杆侧部的第三靠接平面，所述四连杆机构处于折叠状态时，所述设于第二弯头结构侧部的第二抵移平面抵靠在所述设于第三连杆侧部的第三靠接平面上。

9、作为优选，所述第三连杆一端为弯曲延伸的第三弯头结构，所述移抵部分包括设于第三弯头结构侧部的第三抵移平面，所述靠接部分包括设于第二连杆侧部的第二靠接平面，所述四连杆机构处于折叠状态时，所述设于第三弯头结构侧部的第三抵移平面抵靠在所述设于第二连杆侧部的第二靠接平面上。

10、作为优选，所述第二连杆的中部凸起形成锁销座，所述移抵部分包括设于锁销座上的锁销，所述第四连杆上设有与锁销适配的锁孔，所述四连杆机构处于折叠状态时，锁销和锁孔对齐，所述锁销插入与锁销对齐的锁孔时，第二连杆和第四连杆的相对位置被锁定。

11、作为优选，所述第四连杆与第二连杆的铰接处设置有四二杆扭簧，四二杆扭簧一端连接第四连杆，四二杆扭簧另一端连接第二连杆，所述四连杆机构收拢为折叠状态时，四二杆扭簧及被扭转并蓄能。

12、作为优选，所述第四连杆与第三连杆的铰接处设置有四三杆扭簧，四三杆扭簧一端连接第四连杆，四三杆扭簧另一端连接第三连杆，所述四连杆机构收拢为折叠状态时，四三杆扭簧被扭转并蓄能。

13、作为优选，所述驱动轮组件包括驱动轮体和用于让驱动轮体转动的轮毂电机，驱动轮体可相对第四连杆转动。

14、本实用新型的有益效果是：其能够结合轮式机器人与腿足式机器人的优点，当需要快速移动时，可利用驱杆转动关节组件带动四连杆机构极限折叠，可让整体重心下降以提升稳定性，并利用驱动轮组件实现快速移动，此外，当四连杆机构极限折叠后，由于其具有用于限位四连杆机构的特定结构，因此各连杆之间的相对稳定性更高，既能减轻驱杆转动关节组件的平衡调节压力、降低能耗，又能保障快速移动过程的顺利进行。

技术特征：

1.一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其特征是，包括驱杆转动关节组件(1)、四连杆机构及驱动轮组件(2)；

2.根据权利要求1所述的一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其特征是，所述第二连杆(4)一端为弯曲延伸的第二弯头结构(401)，所述移抵部分包括设于第二弯头结构(401)侧部的第二抵移平面(4a)，所述靠接部分包括设于第三连杆(5)侧部的第三靠接平面(5a)，所述四连杆机构处于折叠状态时，所述设于第二弯头结构(401)侧部的第二抵移平面(4a)抵靠在所述设于第三连杆(5)侧部的第三靠接平面(5a)上。

3.根据权利要求1所述的一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其特征是，所述第三连杆(5)一端为弯曲延伸的第三弯头结构(501)，所述移抵部分包括设于第三弯头结构(501)侧部的第三抵移平面(5b)，所述靠接部分包括设于第二连杆(4)侧部的第二靠接平面(4b)，所述四连杆机构处于折叠状态时，所述设于第三弯头结构(501)侧部的第三抵移平面(5b)抵靠在所述设于第二连杆(4)侧部的第二靠接平面(4b)上。

4.根据权利要求1所述的一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其特征是，所述第二连杆(4)的中部凸起形成锁销座(402)，所述移抵部分包括设于锁销座(402)上的锁销(403)，所述第四连杆(6)上设有与锁销(403)适配的锁孔，所述四连杆机构处于折叠状态时，锁销(403)和锁孔对齐，所述锁销(403)插入与锁销(403)对齐的锁孔时，第二连杆(4)和第四连杆(6)的相对位置被锁定。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其特征是，所述第四连杆(6)与第二连杆(4)的铰接处设置有四二杆扭簧(601)，四二杆扭簧(601)一端连接第四连杆(6)，四二杆扭簧(601)另一端连接第二连杆(4)，所述四连杆机构收拢为折叠状态时，四二杆扭簧(601)及被扭转并蓄能。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其特征是，所述第四连杆(6)与第三连杆(5)的铰接处设置有四三杆扭簧(602)，四三杆扭簧(602)一端连接第四连杆(6)，四三杆扭簧(602)另一端连接第三连杆(5)，所述四连杆机构收拢为折叠状态时，四三杆扭簧(602)被扭转并蓄能。

7.根据权利要求1所述的一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，其特征是，所述驱动轮组件(2)包括驱动轮体(201)和用于让驱动轮体(201)转动的轮毂电机(202)，驱动轮体(201)可相对第四连杆(6)转动。

技术总结
本技术公开了一种应用于机器人的四连杆轮腿结构，当需要快速移动时，四连杆机构极限折叠，可让整体重心下降以提升稳定性，并利用驱动轮组件实现快速移动，当四连杆机构极限折叠后，各连杆之间的相对稳定性高，能减轻驱杆转动关节组件的平衡调节压力、降低能耗。本申请的主要结构包括驱杆转动关节组件、四连杆机构及驱动轮组件；驱杆转动关节组件用于驱动四连杆机构伸展或折叠，四连杆机构包括与转动关节本体连接的第一连杆、与转动输出轴连接的第二连杆、第三连杆及第四连杆，所述第三连杆一端与所述第一连杆铰接，所述第三连杆另一端与所述第四连杆中部铰接，所述第四连杆一端与所述第二连杆铰接；驱动轮组件设置在第四连杆的另一端。

技术研发人员：卢彪,董晋阳,唐爽,张婧,李鹏飞
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：20230823
技术公布日：2024/4/7