机械腿、轮足机器人及轮足移动终端的制作方法

文档序号:39896083发布日期:2024-11-05 16:55阅读:138来源:国知局

本技术属于机器人,特别是涉及一种机械腿、轮足机器人及轮足移动终端。


背景技术:

1、轮足机器人的结构形态大致分为两类,第一类是大腿单元的一端与小腿单元的一端通过转轴相连,小腿单元的另一端设置驱动装置,通过驱动装置实现轮足机器人移动,此类轮足机器人在平地工况行驶较为灵活,但遇到较为复杂的路况,如台阶或者陡坡时,越障的通过性和安全性均较差。第二类是大腿单元的一端与小腿单元的中端固定连接,小腿单元的前后两端分别设置前驱动装置、后驱动装置,通过前驱动装置、后驱动装置实现轮足机器人的移动,此类轮机器人在颠簸路面、小台阶和陡坡等工况下有一定的通过性,但遇到连续台阶时,由于大腿单元与小腿单元固定连接,无法调节轮足机器人重心,导致连续台阶等复杂路况的越障性较差,且其在平地路面灵活性差。

2、可见,现有的轮足机器人很难兼顾平地路面的灵活性与复杂路况的越障通过性。


技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种机械腿、轮足机器人及轮足移动终端,以解决现有的轮足机器人很难兼顾平地路面灵活性与复杂路况的越障通过性的问题。

2、为解决上述技术问题,一方面,本实用新型实施例提供一种机械腿,包括大腿单元、小腿单元及膝关节驱动装置,所述大腿单元包括大腿支架,所述小腿单元包括小腿支架、连接在所述小腿支架的前端的第一行进轮装置及连接在所述小腿支架的后端的第二行进轮装置;

3、所述膝关节驱动装置包括连接在所述大腿支架与小腿支架之间的膝关节电机;所述膝关节电机,用于驱动所述大腿单元相对所述小腿单元绕第一轴线转动,以调节所述大腿支架与小腿支架的相对角度;

4、所述第一行进轮装置包括第一电机及连接在所述第一电机的输出轴端的第一行进轮;所述第一电机,用于驱动所述第一行进轮相对于所述小腿支架绕第二轴线转动;

5、所述第二行进轮装置包括第二电机及连接在所述第二电机的输出轴端的第二行进轮;所述第二电机,用于驱动所述第二行进轮相对于所述小腿支架绕第三轴线转动;

6、所述膝关节驱动装置位于所述第一行进轮装置及第二行进轮装置之间,且所述第一电机的轴线、第二电机的轴线与所述膝关节电机的轴线平行。

7、本实用新型实施例的机械腿,大腿单元与小腿单元直接通过膝关节电机连接,膝关节电机用于驱动大腿单元相对小腿单元绕第一轴线转动,通过控制膝关节电机的输出转速和扭矩,并将此转速、转矩等通过输出轴端传递给小腿单元,从而调整和维持采用该机械腿的轮足机器人的姿态和重心。这样,能够精准、有效地实现大腿单元与小腿单元之间角度调整。大腿单元与小腿单元之间角度调整,能够改变大腿单元和小腿单元的相对角度,以使得连接在小腿支架的前端的第一行进轮装置及连接在小腿支架的后端的第二行进轮装置中的至少一个能够脱离地面。这样,采用该机械腿的轮足机器人(四轮)可以实现两轮驱动模式(第一行进轮装置与第二行进轮装置仅有一个着地)与四轮驱动模式(第一行进轮装置与第二行进轮装置均着地)的切换,实现了轮足机器人的两轮驱动和四轮驱动两种形态。将轮足机器人切换成两轮驱动模式时,可以在平地或缓坡工况下灵活、快速的行驶;将轮足机器人切换成四轮驱动模式时,能够保证轮足机器人在连续台阶、陡坡等复杂工况的越障通过性。由此,能够很好地兼顾平地路面的灵活性与复杂路况的越障通过性。

8、另外,轮足机器人闲置时,可以将大腿支架与小腿支架的相对角度调节至0(或接近0),轮足机器人可以折叠,以节省放置空间。

9、可选地,通过调节所述大腿支架与小腿支架的相对角度,能够使得所述第二行进轮悬空或着地。

10、可选地,所述第一行进轮装置及第二行进轮装置的至少一个可拆离所述小腿支架。

11、可选地,所述第一电机的壳体与所述第二电机的壳体中的至少一个与所述小腿支架可拆卸地连接。

12、可选地,所述第一轴线、第二轴线及第三轴线平行。

13、可选地,所述膝关节电机的壳体固定在所述小腿支架上,所述膝关节电机的输出轴端连接所述大腿支架的下端;

14、所述膝关节电机的输出轴端的旋转轴线与所述第一轴线重合。

15、可选地,所述膝关节电机的输出轴端与所述大腿支架的下端的其中一个上设置有限转凸台,另一个上设置限转凹槽,所述限转凸台插装在所述限转凹槽中,以限制所述大腿支架与所述膝关节电机的输出轴端的相对转动。

16、可选地,所述小腿支架包括小腿支架前段、小腿支架后段及连接在所述小腿支架前段与小腿支架后段之间的小腿支架中段,所述第一电机的壳体固定在所述小腿支架前段上,所述第二电机的壳体固定在所述小腿支架后段上,所述膝关节电机的壳体固定在所述小腿支架中段上。

17、可选地,所述小腿支架前段包括小腿支架前段主体、连接在所述小腿支架前段主体的前端内侧的第一电机内侧固定环及连接在所述小腿支架前段主体的前端外侧的第一电机外侧固定环,所述第一电机的壳体固定在所述第一电机内侧固定环及第一电机外侧固定环上。

18、可选地,所述第一电机内侧固定环与所述小腿支架前段主体可拆卸连接。

19、可选地,所述小腿支架前段主体的前端内侧设置有第一锯齿结构,所述第一电机内侧固定环的后端设置有与所述第一锯齿结构匹配插接的第二锯齿结构。

20、可选地,所述小腿支架中段包括左右相对设置的膝关节电机内侧固定环及膝关节电机外侧固定环,所述膝关节电机内侧固定环连接在所述小腿支架前段的后端内侧与所述小腿支架后段的前端内侧之间,所述膝关节电机外侧固定环连接在所述小腿支架前段的后端外侧与所述小腿支架后段的前端外侧之间;

21、所述膝关节电机的壳体固定在所述膝关节电机内侧固定环及膝关节电机外侧固定环之间。

22、可选地,所述膝关节电机内侧固定环与所述小腿支架前段及所述小腿支架后段可拆卸连接。

23、可选地,所述小腿支架前段的后端内侧设置有第三锯齿结构,所述小腿支架后段的前端内侧设置有第四锯齿结构,所述膝关节电机内侧固定环的前端设置有与所述第三锯齿结构匹配插接的第五锯齿结构,所述膝关节电机内侧固定环的后端设置有与所述第四锯齿结构匹配插接的第六锯齿结构。

24、可选地,所述小腿支架后段的外侧设置有第二电机外侧固定环,所述第二电机的壳体固定在所述第二电机外侧固定环上。

25、可选地,所述小腿支架前段的后部、小腿支架中段及小腿支架后段组成方形框架,所述膝关节驱动装置及第二电机位于所述方形框架内。

26、可选地,所述大腿支架包括内侧安装架、外侧安装架及连接在所述内侧安装架与外侧安装架之间的连接架。

27、可选地,所述膝关节电机的轴向两端分别设置输出轴端,所述膝关节电机的一个输出轴端连接所述内侧安装架的下端,所述膝关节电机的另一个输出轴端连接所述外侧安装架的下端。

28、可选地,所述膝关节驱动装置还包括扭簧,所述扭簧套设在所述膝关节电机的壳体的外周上,所述扭簧的其中一个自由端固定在所述大腿支架上,所述扭簧的另一个自由端固定在所述小腿支架上。

29、另一方面,本实用新型实施例提供一种轮足机器人,包括底座及连接在所述底座的左右两侧的上述的机械腿。

30、可选地,所述机械腿的大腿支架的上端与所述底座转动连接,所述机械腿还包括髋关节电机;

31、所述髋关节电机安装在所述大腿支架的上端,用于驱动所述底座相对于所述大腿支架绕第四轴线转动;其中,所述第四轴线平行于第一轴线。

32、可选地,所述底座包括底板以及设置在所述底板下方的安装座,所述大腿支架的上端转动连接在所述安装座上;

33、所述髋关节电机的壳体固定在所述安装座上,所述髋关节电机的输出轴端连接所述大腿支架的上端;

34、所述髋关节电机的输出轴端的旋转轴线与所述第四轴线重合。

35、可选地,还包括安装在所述底板上的动力电池。

36、可选地,所述大腿支架的上端相对设置有内侧连接盘及外侧连接盘,所述安装座包括相对设置的内侧连接耳及外侧连接耳,所述内侧连接耳及外侧连接耳位于所述内侧连接盘及外侧连接盘之间;

37、所述髋关节电机安装在所述内侧连接耳及外侧连接耳之间,所述髋关节电机的输出轴端连接所述内侧连接盘及外侧连接盘的至少一个。

38、可选地,所述髋关节电机的轴向两端分别设置输出轴端,所述髋关节电机的一个输出轴端连接所述内侧连接盘,所述髋关节电机的另一个输出轴端连接所述外侧连接盘。

39、可选地,还包括内侧法兰盘及外侧法兰盘,所述内侧法兰盘设置在所述内侧连接耳与内侧连接盘之间,所述外侧法兰盘设置在所述外侧连接耳与外侧连接盘之间,所述内侧法兰盘固定在所述内侧连接盘上,所述髋关节电机的一个输出轴端连接所述内侧法兰盘,所述外侧法兰盘固定在所述外侧连接盘上,所述髋关节电机的另一个输出轴端连接所述外侧法兰盘。

40、本实用新型实施例的轮足机器人,具有上述的机械腿的所有优点。

41、当轮足机器人采用两轮驱动模式时,通过控制膝关节电机的输出转速和扭矩,并将此转速、转矩等通过其输出轴端传递给小腿单元,从而控制大腿单元和小腿单元的相对角度,实现轮足机器人的两轮驱动站立姿态。

42、在轮足机器人处于两轮驱动站立姿态下,依靠第一行进轮装置与第二行进轮装置中着地的一个提供行驶动力。以第一行进轮装置着地为例,第一电机通过其输出轴端将转速、扭矩等传递给第一行进轮,实现第一行进轮的转动,从而带动轮足机器人行驶,通过控制第一电机的输出转速和扭矩,实现轮足机器人两轮驱动模式下不同工况下的行驶需求。以第二行进轮装置着地为例,第二电机通过其输出轴端将转速、扭矩等传递给第二行进轮,实现第二行进轮的转动,从而带动轮足机器人行驶,通过控制第二电机的输出转速和扭矩,实现两轮驱动模式下轮足机器人不同工况下的行驶需求。

43、当轮足机器人采用四轮驱动时,第一行进轮装置与第二行进轮装置均着地,通过分别控制第一电机和第二电机的输出转速和扭矩,实现四轮驱动模式下轮足机器人不同工况下的行驶需求。

44、在轮足机器人行驶过程中,可通过控膝关节电机的输出转速和扭矩,从而改变大腿单元和小腿单元的相对角度,以适应不同工况的行驶需求。如遇到连续台阶时,可实时调节大腿单元和小腿单元的相对角度,通过调整轮足机器人的重心,使其更容易的越过障碍,提升其越障性能。如遇到凹凸不平的路面时,可实时调节大腿单元和小腿单元的相对角度,以适应行进轮与路面的接触情况,减少路面传递给轮足机器人的振动,提升轮足机器人的舒适性。

45、再一方面,本实用新型实施例提供一种轮足移动终端,其包括上述的轮足机器人。

46、本实用新型实施例的轮足移动终端,具有上述的轮足机器人的所有优点。

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