專利名稱：輪腿復(fù)合式機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是一種既能夠依靠行走輪行進(jìn)，又可以通過機(jī)械腿行進(jìn)的輪腿復(fù)合式機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，幾乎滲透到所有領(lǐng)域。特殊用途機(jī)器人可以在惡劣環(huán)境下完成探測、搶險(xiǎn)、救災(zāi)等作業(yè)。傳統(tǒng)的機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)往往是輪式、履帶或腿式等。輪式的行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)較為快速，但遇到較為復(fù)雜的路況則無法行進(jìn)或發(fā)生傾覆；腿式的行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠適應(yīng)與較為復(fù)雜的路況，但移動(dòng)速度較慢。同時(shí)機(jī)器人往往需要進(jìn)行樣品采集、視頻采集等工作。因此現(xiàn)在需要一種能夠解決輪式或腿式行走機(jī)構(gòu)機(jī)器人所存在的問題，同時(shí)方便樣品采集和視頻采集等問題的機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)巧妙，布局合理，即能夠在路況較好的情況下快速移動(dòng)，又能夠在路況較差的情況下正常行進(jìn)的輪腿復(fù)合式機(jī)器人。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種輪腿復(fù)合式機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)器人包括移動(dòng)平臺1，移動(dòng)平臺I的基礎(chǔ)是一個(gè)橫斷面為矩形的殼體5，在橫斷面矩形的四個(gè)角均縱向設(shè)置有通過轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的轉(zhuǎn)軸6，轉(zhuǎn)軸6上固定連接有大腿部7，大腿部7的另一端設(shè)置有通過行走電機(jī)控制的行走輪8，同時(shí)在行走輪8的支撐軸處還鉸接有小腿部9，小腿部9的另一端則鉸接有行走足10，行走足10通過足部電機(jī)控制，在大腿部7和小腿部9之間還設(shè)置有液壓桿11，且液壓桿11的兩端分別固定鉸接在大腿部7和小腿部9上。在移動(dòng)平臺I上設(shè)置有太陽能帆板殼體12，太陽能帆板殼體12內(nèi)設(shè)置有水平放置的太陽能帆板2，太陽能帆板2設(shè)置在帆板推桿13上，太陽能帆板殼體12上開設(shè)有與太陽能帆板2相配的長孔，太陽能帆板2與設(shè)置在殼體5內(nèi)的蓄電池連接，
在移動(dòng)平臺I上端還設(shè)置有可伸縮的支架14，在支架14的頂端設(shè)置有攝像頭3，
在移動(dòng)平臺I上端還設(shè)置有通過機(jī)械臂轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的、可做旋轉(zhuǎn)的基座15，基座15上通過擺動(dòng)電機(jī)控制的鉸接有大臂部16，大臂部16的另一端與小臂部17相鉸接且通過連接部分的大臂部電機(jī)控制，小臂部17的另一端與手腕部18相鉸接且通過連接部分的小臂部電機(jī)控制，在手腕部18上設(shè)置有液壓缸19，液壓缸19的端部連接有探測器20，在手腕部18上還設(shè)置有由至少三個(gè)鉸接在手臂部18上的手爪21組成的機(jī)械手4，每一個(gè)手爪21通過一個(gè)鉸接在手腕部18上的手爪液壓推桿22控制，且所有的手爪液壓推桿22和手爪21在圓周上均勻分布。所述的轉(zhuǎn)向電機(jī)、行走電機(jī)、足部電機(jī)、液壓桿11、帆板推桿13、支架14、攝像頭3、機(jī)械臂轉(zhuǎn)向電機(jī)、大臂部電機(jī)、小臂部電機(jī)、液壓缸19、探測器20和手爪液壓推桿22均通過設(shè)置在殼體5內(nèi)部的控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，且上述裝置還均通過蓄電池提供電能。
所述的太陽能帆板2和帆板推桿13均為兩套，且對稱地設(shè)置在太陽能帆板殼體12內(nèi)。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
傳統(tǒng)的可移動(dòng)式機(jī)器人的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多為單一形式，車輪式的機(jī)器人雖然具有行進(jìn)速度較快的優(yōu)點(diǎn)，但遇到路況較為復(fù)雜或存在障礙物的情況則無法前進(jìn)；而支腿式行走的機(jī)器人雖然能夠在復(fù)雜路面上行進(jìn)，但行進(jìn)速度較慢。同時(shí)傳統(tǒng)的機(jī)器人還需要設(shè)置蓄電池為行走機(jī)構(gòu)或探測機(jī)構(gòu)提供能源，這樣會增大機(jī)器人的體積和重量，靈活性較差。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種輪腿復(fù)合式機(jī)器人結(jié)構(gòu)，當(dāng)路況較好時(shí)，利用車輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人快速前進(jìn)，當(dāng)路面情況較為復(fù)雜時(shí)，則可以通過行走腿進(jìn)行前進(jìn)，并且它的能量來自于太陽能帆板，降低能源消耗，延長有效工作時(shí)間。因此可以說這種機(jī)器人具備了多種優(yōu)點(diǎn)，特別適合于在本領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，其市場前景十分廣闊。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例移動(dòng)平臺部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例移動(dòng)平臺部分的俯視圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例太陽能帆板和視覺系用的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例機(jī)械手臂部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示:一種輪腿復(fù)合式機(jī)器人，它包括一個(gè)能夠驅(qū)動(dòng)自身前進(jìn)的移動(dòng)平臺1，這個(gè)移動(dòng)平臺I的基礎(chǔ)為一個(gè)橫斷面為矩形的殼體5，在該殼體5的橫斷面矩形的四個(gè)角處均縱向的設(shè)置有通過轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的轉(zhuǎn)軸6，在轉(zhuǎn)軸6上固定連接有大腿部7，而在大腿部7的另一端則設(shè)置有通過行走電機(jī)控制的行走輪8，在行走輪8另一端的支撐軸處鉸接有小腿部9，而小腿部9的另一端則鉸接有行走足10，這個(gè)行走足10通過設(shè)置在小腿部9與行走足10連接部分的足部電機(jī)進(jìn)行控制；在大腿部7和小腿部9之間設(shè)置有液壓桿11，液壓桿11的兩端鉸接在大腿部7和小腿部9上，用于控制大腿部7與小腿部9之間的擺動(dòng)；
在移動(dòng)平臺I上還設(shè)置有容納太陽能帆板2的太陽能帆板殼體12，所述的太陽能帆板2水平放置，并且對稱地設(shè)置成兩個(gè)，每一塊太陽能帆板2都設(shè)置在帆板推桿13上，并且在太陽能帆板殼體12上還開設(shè)能夠讓太陽能帆板12通過的長孔；
在移動(dòng)平臺I的上端還設(shè)置有能夠進(jìn)行伸縮的支架14，支架可以選用能夠通過控制系統(tǒng)控制的氣壓或液壓的推桿，而在支架14的頂端則設(shè)置有攝像頭3 ；
在移動(dòng)平臺I的上端還設(shè)置有通過機(jī)械臂轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的、并可做轉(zhuǎn)動(dòng)的基座15，具體的實(shí)施方式可以是:基座15內(nèi)部設(shè)置有帶有被動(dòng)齒的轉(zhuǎn)軸，與這個(gè)被動(dòng)齒相配主動(dòng)齒設(shè)置在一步進(jìn)電機(jī)的輸出端上，通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)基座15轉(zhuǎn)動(dòng)；的在基座15上則通過擺動(dòng)電機(jī)鉸接的設(shè)置有大臂部16，而大臂部16的另一端則與小臂部17相互鉸接，且二者在連接部分處設(shè)置的大臂部電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行擺動(dòng)，小臂部17的另一端與手腕部18相互鉸接，并且通過連接部分處設(shè)置的小臂部電機(jī)進(jìn)行控制；在手腕部18上設(shè)置有液壓缸19，而在液壓缸19的端部連接有探測器20，而在手腕部18上還設(shè)置有機(jī)械手4，機(jī)械手4由至少三個(gè)手爪21組成，并且每一個(gè)手爪21均通過鉸接在手腕部18上的手爪液壓推桿22進(jìn)行控制，并且所有的手爪液壓推桿22和手爪21在圓周方向上均勻分布。上述的轉(zhuǎn)向電機(jī)、行走電機(jī)、足部電機(jī)、液壓桿11、帆板推桿13、支架14、攝像頭3、機(jī)械臂轉(zhuǎn)向電機(jī)、大臂部電機(jī)、小臂部電機(jī)、液壓缸19、探測器20和手爪液壓推桿22均通過設(shè)置在殼體5內(nèi)部的控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，且上述裝置還均通過蓄電池提供電能。本發(fā)明實(shí)施例的輪腿復(fù)合式機(jī)器人的工作過程如下:在路面情況較好的情況下，液壓桿11回收，大腿部7和小腿部9收起，依靠大腿部7底端的行走輪8在路面上行進(jìn)，這種行進(jìn)方式較為快速，如果需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向，只需要配合控制所有的轉(zhuǎn)向電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，通過改變行走輪8的行進(jìn)方向?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向；如果路況較差，驅(qū)動(dòng)行走輪8轉(zhuǎn)動(dòng)的行走電機(jī)不工作，設(shè)置在大腿部7與小腿部9之間的液壓桿11反復(fù)的做伸出與回收的動(dòng)作，并與設(shè)置在小腿部9足部電機(jī)配合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)大腿部7、小腿部9和行走足10之間的配合動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)平臺I在復(fù)雜路況下前進(jìn)；如果需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向，同樣通過配合控制所有的轉(zhuǎn)向電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸6轉(zhuǎn)動(dòng),通過改變大腿部7、小腿部9和行走足10的行進(jìn)方向?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向；
設(shè)置在移動(dòng)平臺I上端的可以伸縮的支架14的頂端設(shè)置有攝像頭3，攝像頭3能夠隨時(shí)觀察機(jī)器人周圍的情況，并將視頻信號傳送給遠(yuǎn)端的控制人員處，方便控制人員進(jìn)行有針對性的操作；
設(shè)置在移動(dòng)平臺I上端的機(jī)械臂可以在水平方向上做360度的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過大臂部電機(jī)、小臂部電機(jī)配合動(dòng)作，機(jī)械臂可以做各種復(fù)雜的動(dòng)作，其端部設(shè)置的手爪21能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的采集，而設(shè)置在手腕部18前端的探測器20能夠在手爪液壓推桿22的作用下軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生命、金屬、土壤等探測工作，并將探測信息傳回到控制系統(tǒng)之中。當(dāng)需要利用太陽能帆板2為上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電能時(shí)，控制帆板推桿13運(yùn)動(dòng)，將太陽能帆板2從長孔中推出即可；也可以將一部分電能儲存到蓄電池中，在沒有光照的條件下利用蓄電池為上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供電能。設(shè)置在殼體5內(nèi)的控制系統(tǒng)對本機(jī)器人的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一控制，來實(shí)現(xiàn)輪式前進(jìn)、腿式前進(jìn)，同時(shí)完成這兩種前進(jìn)方式之間的切換，并且將攝像頭3采集到的視頻信號和探測器20采集到的探測信息通過無線傳輸?shù)姆绞絺魉偷竭h(yuǎn)端的控制人員處，或者直接存儲在控制系統(tǒng)中，供機(jī)器人回收后重新調(diào)用。這種機(jī)器人可以根據(jù)實(shí)際情況交替使用四組步行與輪式行走，既提高了行進(jìn)速度，又增強(qiáng)了機(jī)器人的越障功能，讓機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性能高。
權(quán)利要求
1.一種輪腿復(fù)合式機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)器人包括移動(dòng)平臺(1)，移動(dòng)平臺(I)的基礎(chǔ)是一個(gè)橫斷面為矩形的殼體(5)，在橫斷面矩形的四個(gè)角均縱向設(shè)置有通過轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的轉(zhuǎn)軸(6 )，轉(zhuǎn)軸(6 )上固定連接有大腿部(7 )，大腿部(7 )的另一端設(shè)置有通過行走電機(jī)控制的行走輪(8 )，同時(shí)在行走輪(8 )的支撐軸處還鉸接有小腿部(9 )，小腿部(9 )的另一端則鉸接有行走足(10)，行走足(10)通過足部電機(jī)控制，在大腿部(7)和小腿部(9)之間還設(shè)置有液壓桿(11)，且液壓桿(11)的兩端分別固定鉸接在大腿部(7)和小腿部(9)上， 在移動(dòng)平臺(I)上設(shè)置有太陽能帆板殼體(12 )，太陽能帆板殼體(12 )內(nèi)設(shè)置有水平放置的太陽能帆板(2)，太陽能帆板(2)設(shè)置在帆板推桿(13)上，太陽能帆板殼體(12)上開設(shè)有與太陽能帆板(2)相配的長孔，太陽能帆板(2)與設(shè)置在殼體(5)內(nèi)的蓄電池連接， 在移動(dòng)平臺(I)上端還設(shè)置有可伸縮的支架(14)，在支架(14)的頂端設(shè)置有攝像頭(3)， 在移動(dòng)平臺(I)上端還設(shè)置有通過機(jī)械臂轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的、可做旋轉(zhuǎn)的基座(15)，基座(15)上通過擺動(dòng)電機(jī)控制的鉸接有大臂部(16)，大臂部(16)的另一端與小臂部(17)相鉸接且通過連接部分的大臂部電機(jī)控制，小臂部(17)的另一端與手腕部(18)相鉸接且通過連接部分的小臂部電機(jī)控制，在手腕部(18)上設(shè)置有液壓缸(19)，液壓缸(19)的端部連接有探測器(20)，在手腕部(18)上還設(shè)置有由至少三個(gè)鉸接在手臂部(18)上的手爪(21)組成的機(jī)械手(4 )，每一個(gè)手爪(21)通過一個(gè)鉸接在手腕部(18 )上的手爪液壓推桿(22 )控制，且所有的手爪液壓推桿(22 )和手爪(21)在圓周上均勻分布， 所述的轉(zhuǎn)向電機(jī)、行走電機(jī)、足部電機(jī)、液壓桿(11)、帆板推桿(13)、支架(14)、攝像頭(3)、機(jī)械臂轉(zhuǎn)向電機(jī)、大臂部電機(jī)、小臂部電機(jī)、液壓缸(19)、探測器(20)和手爪液壓推桿(22)均通過設(shè)置在殼體(5)內(nèi)部的控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制，且上述裝置還均通過蓄電池提供電倉泛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪腿復(fù)合式機(jī)器人，其特征在于:所述的太陽能帆板(2)和帆板推桿(13)均為兩套，且對稱地設(shè)置在太陽能帆板殼體(12)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種輪腿復(fù)合式機(jī)器人結(jié)構(gòu)，當(dāng)路況較好時(shí)，這種機(jī)器人能夠利用車輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人快速前進(jìn)，當(dāng)路面情況較為復(fù)雜時(shí)，則可以通過行走腿進(jìn)行前進(jìn)，方便靈活；并且它的能量來自于太陽能帆板，降低能源消耗，延長有效工作時(shí)間。因此可以說這種機(jī)器人具備了多種優(yōu)點(diǎn)，特別適合于在本領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，其市場前景十分廣闊。
文檔編號B62D57/028GK103112515SQ20131003038
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者蔡衛(wèi)國, 張文孝, 高廣強(qiáng), 張慧峰 申請人:大連海洋大學(xué), 蔡衛(wèi)國