一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人

摘要

本发明提供一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，包括足-轮复合移动变形机器人的空间机体框架单元、主动轮驱动单元、从动轮随动单元、四条模块化腿单元、控制传感系统单元、密封壳体以及电源。该机器人用弹性足代替传统的刚性足，增加机器人的运动稳定性，减少机器人的震动性与冲击力，并与轮式移动方式复合，既能保证在平地上有轮式行进的快速移动性与高效率，又兼顾复杂山地环境、城市地型等复杂地形下，足式行进、匍匐爬行以及攀爬移动的优良机动性与强大越障功能，足轮复合变形移动机器人采用模块化设计，彼此之间互不干扰，便于维护和更换，运动模式灵活变化，足式与轮式运动的相互转化和协调结合，提高了机器人的运动能力。

主权项

一种弹性足与轮式运动机构结合的复合变形移动机器人，其特征在于，包括足‑轮复合移动变形机器人的空间机体框架单元、主动轮驱动单元、从动轮随动单元、四条模块化腿单元、控制传感系统单元、密封壳体以及电源；其中：所述的空间机体框架单元为一个空间结构的框架组织，具有很强的抗弯、抗扭和负载能力，空间机体框架单元内部主要载有控制系统单元、电源、PC机、传感器单元、密封壳体、负载，外部主要悬挂着主动轮驱动单元，从动轮随动单元和四条模块化腿单元，主动轮驱动单元和从动轮随动单元分别安装于空间机体框架单元左右两侧以及前后两侧，并且轮式驱动系统呈菱形结构固定安装于空间机体框架单元底部，四条模块化腿单元安装于机体空间框架单元两端向上翘起的四个固定支架上；所述的主动轮驱动单元，机器人左右主动轮驱动单元均采用配有编码器的伺服直流电机驱动，由一级正齿轮级、齿轮主轴和车轮安装盘将力矩传递给主动轮，产生旋转运动，主动轮采用普通轮胎模型，轮式驱动系统通过驱动块底部与机体空间框架单元螺栓联接；所述的从动轮随动单元，由机器人前后两对万向轮组件组成，无驱动电机，安装于空间机体框架单元底部下，与主动轮驱动系统构成菱形配置形状；所述的四条模块化腿单元为四条统一的仿哺乳动物的腿结构，四条腿的布置方式采用对称或者同向配置，每条机器人腿均由滚珠丝杆驱动装置，关节旋转轴，髋关节支架，髋关节正交链接架，大腿支架，弹性小腿，橡胶足底组成，不包括滚珠丝杆驱动装置在内，则机器人腿的主框架结构联接顺序自上而下为髋关节支架一端与机体固定联接，髋关节支架另一端通过旋转关节轴与髋关节正交链接架联接，髋关节正交链接支架另一端通过旋转关节轴与大腿支架联接，大腿支架另一端通过旋转关节轴与弹性小腿联接，弹性小腿另一端与足底直接联接，每条腿部结构含有三个自由度，可以实现机器人三维运动，使机器人具有很强的复杂地形适应能力和越障能力，机器人腿部结构中各个自由度分别对应一个旋转关节，每一个旋转关节的驱动由一个独立的滚珠丝杆驱动装置输出直线运动，通过关节旋转轴转化成关节处的旋转运动完成的，由于机器人腿部模块化设计，因此，仅仅通过调整髋关节支架与髋关节正交链接架的安装方向，尽可实现四条腿的四种配置模式。