底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)及機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機器人運動機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)及機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)等的發(fā)展，使機器人的自動化、智能化程度越來越高，機器人越來越多的進入人們?nèi)粘Ｉ?、改變?nèi)说纳罘绞匠蔀榭赡?，設(shè)計巧妙的機器人不僅代替人類完成各種作業(yè)，并可以在很多方面擴展人類的能力，在人類的制造、服務(wù)，醫(yī)療，教育，娛樂、軍事等多個領(lǐng)域，發(fā)揮著重要的作用。
[0003]機器人的運動能力是機器人的一項重要功能指標(biāo)，目前，常見的機器人的運動機構(gòu)包括足式、履帶式、輪式，其中，足式具有較高的靈活性與機動性，容易適應(yīng)各種地面環(huán)境，但具有速度較慢的缺點；履帶式運動機構(gòu)在松軟、崎嶇的的地面環(huán)境中有著較高的適應(yīng)能力，但存在摩擦阻力大、能耗高等缺點；輪式運動機構(gòu)具有速度快、能耗低等優(yōu)點，但不適合跨越溝壑、臺階、樓梯等障礙，越障能力差。
[0004]在探測、偵察等應(yīng)用領(lǐng)域，要求機器人具有優(yōu)良的越障能力，而在服務(wù)領(lǐng)域，要求機器人具有靈活、移動速度快、穩(wěn)定性好等特點，由此可見，在不同的應(yīng)用場合，對機器人的運動機構(gòu)與動動能力有著不同的要求，而常見的足式、履帶式、輪式的方式，無論哪一種單一的方式都具有無法消除的缺陷，因此，進行復(fù)合機構(gòu)設(shè)計，優(yōu)勢互補，是提高機器人運動能力與適應(yīng)性的必要選擇。
[0005]中國發(fā)明專利(申請?zhí)?200510004969.7)，提出了一種輪式、履帶式及足式的復(fù)合機構(gòu)，但它所設(shè)計的機器人結(jié)構(gòu)還是以輪式和履帶式為主，腿式機構(gòu)僅起到輔助越障作用，不具備完善的移動和操作能力；另一項發(fā)明專利(申請?zhí)?201110353199.2)，提出了一種具有雙足步行與輪式移動互變功能的仿人機器人，實現(xiàn)機器人在雙足步行與輪式移動兩種移動形式之間實現(xiàn)自主切換，但其輪式切換的方式需機器人髖關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)、雙臂等機構(gòu)進行支持，變換過程繁瑣，穩(wěn)定性差，適用范圍小。
[0006]因此，復(fù)合運動機構(gòu)與控制系統(tǒng)的設(shè)計仍然是機器人的一個重要研究方向，有著極大的提升與改進空間。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型著眼于機器人復(fù)合運動機構(gòu)的設(shè)計，用于實現(xiàn)機器人運動的雙足運動與輪式運動的自主切換，其具體的技術(shù)方案如下:
[0008]底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)，包括底盤與滾輪，所述底盤分為上底盤與下底盤，所述滾輪設(shè)置于上底盤與下底盤之間；所述上底盤與下底盤之間通過活動連接部連接；所述活動連接部與下底盤固定連接；上底盤設(shè)置上下貫通的升降槽，所述活動連接部嵌合于所述升降槽內(nèi)；所述升降槽內(nèi)還設(shè)置有凸輪與彈性件，所述彈性件上方設(shè)置一固定部，彈性件固定連接固定部與活動連接部；彈性件內(nèi)部設(shè)置限位銷，所述限位銷下方與活動連接部固定；所述凸輪與電機連接，在電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)連接部在升降槽內(nèi)升降，帶動下底盤的升降，實現(xiàn)足式與輪式運動方式的切換。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述滾輪包括驅(qū)動輪與從動輪，所述從動輪為萬向輪。
[0010]進一步地，還包括驅(qū)動足式運動的伺服電機和驅(qū)動輪式移動的直流伺服電機。
[0011]—種具有雙足與輪式切換功能的機器人，包括機器人本體，所述機器人本體的雙側(cè)足部設(shè)置如權(quán)要求I所述的底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)。
[0012]此外，所述機器人還設(shè)置測距傳感器以及與升降機構(gòu)通過總線連接的控制系統(tǒng)，用于檢測前方設(shè)定距離內(nèi)是否有障礙物，提供外部運動環(huán)境信息以自主變換運動模式。
[0013]本實用新型所提供的底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)及機器人，具有以下優(yōu)點:
[0014]第一、底盤設(shè)為雙層，下層可升降的結(jié)構(gòu)設(shè)計使該機構(gòu)具備足式與滾輪雙重功能，能實現(xiàn)雙足步行與輪式移動的自由轉(zhuǎn)換，對不同的地面路部具有廣泛的適用性，當(dāng)路面開闊平坦時，采用滾輪式運動，加快行進步伐，當(dāng)遇臺階或階梯時，切換至雙足步行狀態(tài)，步伐平穩(wěn)靈活；
[0015]第二、足式與輪式運動過程各自運行時互不影響:雙足步行時，下底盤下降至與地面平齊時，滾輪隱藏于底盤之內(nèi)，待輪式運行時，下底盤上升，滾輪伸出足底，切換迅速，穩(wěn)定性強；
[0016]第三、采用電機帶動凸輪的機構(gòu)，且底盤升降槽，使升降過程平穩(wěn)，易于控制；
[0017]第四、采用驅(qū)動輪與從動輪的設(shè)置，穩(wěn)定性提高，從動輪選為萬向輪，易于調(diào)整方向。
【附圖說明】
[0018]圖1為底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0019]圖2底盤升降型雙足輪式機器人結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中標(biāo)記:
[0021]5:升降槽；701:下底盤；702:上底盤；10:滾輪；11:電機；12:彈性件；13:限位銷；14:活動連接部；15:凸輪。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)及機器人作進一步詳細的說明。
[0023]參照圖1，底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)，包括底盤與滾輪，所述底盤分為上底盤702與下底盤701，所述滾輪10設(shè)置于上底盤與下底盤之間；所述上底盤與下底盤之間通過活動連接部14連接；所述活動連接部與下底盤固定連接；上底盤設(shè)置上下貫通的升降槽5，所述活動連接部嵌合于所述升降槽內(nèi)；所述升降槽內(nèi)還設(shè)置有凸輪15與彈性件12，所述彈性件上方設(shè)置一固定部，彈性件固定連接固定部與活動連接部；彈性件內(nèi)部設(shè)置限位銷13，所述限位銷下方與活動連接部固定；所述凸輪與電機11連接，在電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)連接部在升降槽內(nèi)升降，帶動下底盤的升降，實現(xiàn)足式與輪式運動方式的切換。
[0024]其中的一個優(yōu)選方案為:所述滾輪設(shè)置至少兩個，包括驅(qū)動輪與從動輪，從動輪優(yōu)選為萬向輪，可以方便進行行進方向調(diào)整?；顒舆B接部、凸輪、彈性件、限位銷各對應(yīng)設(shè)置至少一對；凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)置為長一短對稱的形狀，旋轉(zhuǎn)過程中，下底盤對應(yīng)為低位與高位兩種狀態(tài)。當(dāng)下底盤位于高位時，滾輪伸出下底盤，實現(xiàn)輪式運動，當(dāng)下底盤對應(yīng)為低位時，下底盤與地面接觸，實現(xiàn)足式運動狀態(tài)，兩種狀態(tài)的切換在電機的帶動下進行。
[0025]此外，所述底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)還包括驅(qū)動足式運動的伺服電機和驅(qū)動輪式移動的直流伺服電機，是足式或輪式運動的驅(qū)動機構(gòu)。
[0026]所述底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)優(yōu)選與機器人結(jié)合使用，制成一種具有雙足與輪式切換功能的機器人，包括機器人本體，其雙側(cè)足部設(shè)置底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)。作為選配機構(gòu)，該機器人還設(shè)置測距傳感器以及與升降機構(gòu)通過總線連接的控制系統(tǒng)，用于檢測前方設(shè)定距離內(nèi)是否有障礙物，提供外部運動環(huán)境信息通過控制系統(tǒng)控制，以自主變換運動模式。制造的機器人采用雙足步行移動方式，具有很高的靈活性，又兼顧輪式移動方式，在平坦路面具有移動速度快、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。能夠?qū)崿F(xiàn)在雙足步行與輪式移動兩種移動形式之間平穩(wěn)切換，輪式方式與足式方式互不影響，大大提高了機器人的環(huán)境適應(yīng)性和工作效率。
[0027]以上所述者，僅為本實用新型的較佳實施例而已，不能以此限定本實用新型實施的范圍，即但凡依本實用新型申請專利范圍及實用新型說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)，包括底盤與滾輪，其特征在于:所述底盤分為上底盤與下底盤，所述滾輪設(shè)置于上底盤與下底盤之間；所述上底盤與下底盤之間通過活動連接部連接；所述活動連接部與下底盤固定連接；上底盤設(shè)置上下貫通的升降槽，所述活動連接部嵌合于所述升降槽內(nèi)；所述升降槽內(nèi)還設(shè)置有凸輪與彈性件，所述彈性件上方設(shè)置一固定部，彈性件固定連接固定部與活動連接部；彈性件內(nèi)部設(shè)置限位銷，所述限位銷下方與活動連接部固定；所述凸輪與電機連接，在電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)連接部在升降槽內(nèi)升降，帶動下底盤的升降，實現(xiàn)足式與輪式運動方式的切換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)，其特征在于:所述滾輪包括驅(qū)動輪與從動輪，所述從動輪為萬向輪。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)，其特征在于:還包括驅(qū)動足式運動的伺服電機和驅(qū)動輪式移動的直流伺服電機。4.一種具有雙足與輪式切換功能的機器人，其特征在于:包括機器人本體，所述機器人本體的雙側(cè)足部設(shè)置如權(quán)要求I所述的底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有雙足與輪式切換功能的機器人，其特征在于:還設(shè)置測距傳感器以及與升降機構(gòu)通過總線連接的控制系統(tǒng)，用于檢測前方設(shè)定距離內(nèi)是否有障礙物，提供外部運動環(huán)境信息以自主變換運動模式。
【專利摘要】本實用新型提供一種底盤升降型雙足輪式運動機構(gòu)及機器人，包括底盤與滾輪，其特征在于：所述滾輪嵌置于底盤內(nèi)部，底盤內(nèi)設(shè)置升降通道；所述滾輪與升降機構(gòu)連接，在升降機構(gòu)的帶動下，滾輪沿底盤內(nèi)的升降通道下降伸出底盤下部或上升至底盤內(nèi)部，實現(xiàn)足式與輪式切換。采用雙足輪式運動機構(gòu)的機器人的雙足步行移動方式，具有很高的靈活性，輪式移動方式，在平坦路面具有移動速度快、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在雙足步行與輪式移動兩種移動形式之間平穩(wěn)切換，輪式方式與足式方式互不影響，大大提高了機器人的環(huán)境適應(yīng)性和工作效率。
【IPC分類】B62D57/028
【公開號】CN204915892
【申請?zhí)枴緾N201520265832
【發(fā)明人】郭杰
【申請人】青島通產(chǎn)智能機器人有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年4月29日