專利名稱：輪腿復合式機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人，特別是一種既能夠依靠行走輪行進，又可以通過機械腿行進的輪腿復合式機器人。
背景技術：
隨著科技的發展，機器人的應用越來越廣泛，幾乎滲透到所有領域。特殊用途機器人可以在惡劣環境下完成探測、搶險、救災等作業。傳統的機器人的行走機構往往是輪式、履帶或腿式等。輪式的行走機構的優點是移動較為快速，但遇到較為復雜的路況則無法行進或發生傾覆；腿式的行走機構的優點是能夠適應與較為復雜的路況，但移動速度較慢。同時機器人往往需要進行樣品采集、視頻采集等工作。因此現在需要一種能夠解決輪式或腿式行走機構機器人所存在的問題，同時方便樣品采集和視頻采集等問題的機器人。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的上述不足，提出一種結構簡單，設計巧妙，布局合理，即能夠在路況較好的情況下快速移動，又能夠在路況較差的情況下正常行進的輪腿復合式機器人。本發明的技術解決方案是:一種輪腿復合式機器人，其特征在于:所述的機器人包括移動平臺1，移動平臺I的基礎是一個橫斷面為矩形的殼體5，在橫斷面矩形的四個角均縱向設置有通過轉向電機控制的轉軸6，轉軸6上固定連接有大腿部7，大腿部7的另一端設置有通過行走電機控制的行走輪8，同時在行走輪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通過足部電機控制，在大腿部7和小腿部9之間還設置有液壓桿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。在移動平臺I上設置有太陽能帆板殼體12，太陽能帆板殼體12內設置有水平放置的太陽能帆板2，太陽能帆板2設置在帆板推桿13上，太陽能帆板殼體12上開設有與太陽能帆板2相配的長孔，太陽能帆板2與設置在殼體5內的蓄電池連接，
在移動平臺I上端還設置有可伸縮的支架14，在支架14的頂端設置有攝像頭3，
在移動平臺I上端還設置有通過機械臂轉向電機控制的、可做旋轉的基座15，基座15上通過擺動電機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控制，在手腕部18上設置有液壓缸19，液壓缸19的端部連接有探測器20，在手腕部18上還設置有由至少三個鉸接在手臂部18上的手爪21組成的機械手4，每一個手爪21通過一個鉸接在手腕部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。所述的轉向電機、行走電機、足部電機、液壓桿11、帆板推桿13、支架14、攝像頭3、機械臂轉向電機、大臂部電機、小臂部電機、液壓缸19、探測器20和手爪液壓推桿22均通過設置在殼體5內部的控制系統統一控制，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，且對稱地設置在太陽能帆板殼體12內。本發明同現有技術相比，具有如下優點:
傳統的可移動式機器人的行走驅動系統多為單一形式，車輪式的機器人雖然具有行進速度較快的優點，但遇到路況較為復雜或存在障礙物的情況則無法前進；而支腿式行走的機器人雖然能夠在復雜路面上行進，但行進速度較慢。同時傳統的機器人還需要設置蓄電池為行走機構或探測機構提供能源，這樣會增大機器人的體積和重量，靈活性較差。為了解決上述問題，本發明提供一種輪腿復合式機器人結構，當路況較好時，利用車輪驅動機器人快速前進，當路面情況較為復雜時，則可以通過行走腿進行前進，并且它的能量來自于太陽能帆板，降低能源消耗，延長有效工作時間。因此可以說這種機器人具備了多種優點，特別適合于在本領域中推廣應用，其市場前景十分廣闊。
圖1是本發明實施例移動平臺部分的結構示意圖。圖2是本發明實施例移動平臺部分的俯視圖。圖3是本發明實施例太陽能帆板和視覺系用的結構示意圖。圖4是本發明實施例機械手臂部分的結構示意圖。圖5是本發明實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合
本發明的具體實施方式
。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示:一種輪腿復合式機器人，它包括一個能夠驅動自身前進的移動平臺1，這個移動平臺I的基礎為一個橫斷面為矩形的殼體5，在該殼體5的橫斷面矩形的四個角處均縱向的設置有通過轉向電機控制的轉軸6，在轉軸6上固定連接有大腿部7，而在大腿部7的另一端則設置有通過行走電機控制的行走輪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，這個行走足10通過設置在小腿部9與行走足10連接部分的足部電機進行控制；在大腿部7和小腿部9之間設置有液壓桿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；
在移動平臺I上還設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，并且對稱地設置成兩個，每一塊太陽能帆板2都設置在帆板推桿13上，并且在太陽能帆板殼體12上還開設能夠讓太陽能帆板12通過的長孔；
在移動平臺I的上端還設置有能夠進行伸縮的支架14，支架可以選用能夠通過控制系統控制的氣壓或液壓的推桿，而在支架14的頂端則設置有攝像頭3 ；
在移動平臺I的上端還設置有通過機械臂轉向電機控制的、并可做轉動的基座15，具體的實施方式可以是:基座15內部設置有帶有被動齒的轉軸，與這個被動齒相配主動齒設置在一步進電機的輸出端上，通過步進電機帶動基座15轉動；的在基座15上則通過擺動電機鉸接的設置有大臂部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置的大臂部電機的驅動下進行擺動，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置的小臂部電機進行控制；在手腕部18上設置有液壓缸19，而在液壓缸19的端部連接有探測器20，而在手腕部18上還設置有機械手4，機械手4由至少三個手爪21組成，并且每一個手爪21均通過鉸接在手腕部18上的手爪液壓推桿22進行控制，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。上述的轉向電機、行走電機、足部電機、液壓桿11、帆板推桿13、支架14、攝像頭3、機械臂轉向電機、大臂部電機、小臂部電機、液壓缸19、探測器20和手爪液壓推桿22均通過設置在殼體5內部的控制系統統一控制，且上述裝置還均通過蓄電池提供電能。本發明實施例的輪腿復合式機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，這種行進方式較為快速，如果需要進行轉向，只需要配合控制所有的轉向電機帶動轉軸6轉動，通過改變行走輪8的行進方向實現轉向；如果路況較差，驅動行走輪8轉動的行走電機不工作，設置在大腿部7與小腿部9之間的液壓桿11反復的做伸出與回收的動作，并與設置在小腿部9足部電機配合動作，實現大腿部7、小腿部9和行走足10之間的配合動作，驅動移動平臺I在復雜路況下前進；如果需要進行轉向，同樣通過配合控制所有的轉向電機帶動轉軸6轉動,通過改變大腿部7、小腿部9和行走足10的行進方向實現轉向；
設置在移動平臺I上端的可以伸縮的支架14的頂端設置有攝像頭3，攝像頭3能夠隨時觀察機器人周圍的情況，并將視頻信號傳送給遠端的控制人員處，方便控制人員進行有針對性的操作；
設置在移動平臺I上端的機械臂可以在水平方向上做360度的轉動，通過大臂部電機、小臂部電機配合動作，機械臂可以做各種復雜的動作，其端部設置的手爪21能夠實現樣品的采集，而設置在手腕部18前端的探測器20能夠在手爪液壓推桿22的作用下軸向運動，實現生命、金屬、土壤等探測工作，并將探測信息傳回到控制系統之中。當需要利用太陽能帆板2為上述執行機構提供電能時，控制帆板推桿13運動，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行機構提供電能。設置在殼體5內的控制系統對本機器人的各個執行機構進行統一控制，來實現輪式前進、腿式前進，同時完成這兩種前進方式之間的切換，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的方式傳送到遠端的控制人員處，或者直接存儲在控制系統中，供機器人回收后重新調用。這種機器人可以根據實際情況交替使用四組步行與輪式行走，既提高了行進速度，又增強了機器人的越障功能，讓機器人的環境適應性能高。
權利要求
1.一種輪腿復合式機器人，其特征在于:所述的機器人包括移動平臺(1)，移動平臺(I)的基礎是一個橫斷面為矩形的殼體(5)，在橫斷面矩形的四個角均縱向設置有通過轉向電機控制的轉軸(6 )，轉軸(6 )上固定連接有大腿部(7 )，大腿部(7 )的另一端設置有通過行走電機控制的行走輪(8 )，同時在行走輪(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)通過足部電機控制，在大腿部(7)和小腿部(9)之間還設置有液壓桿(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， 在移動平臺(I)上設置有太陽能帆板殼體(12 )，太陽能帆板殼體(12 )內設置有水平放置的太陽能帆板(2)，太陽能帆板(2)設置在帆板推桿(13)上，太陽能帆板殼體(12)上開設有與太陽能帆板(2)相配的長孔，太陽能帆板(2)與設置在殼體(5)內的蓄電池連接， 在移動平臺(I)上端還設置有可伸縮的支架(14)，在支架(14)的頂端設置有攝像頭(3)， 在移動平臺(I)上端還設置有通過機械臂轉向電機控制的、可做旋轉的基座(15)，基座(15)上通過擺動電機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控制，在手腕部(18)上設置有液壓缸(19)，液壓缸(19)的端部連接有探測器(20)，在手腕部(18)上還設置有由至少三個鉸接在手臂部(18)上的手爪(21)組成的機械手(4 )，每一個手爪(21)通過一個鉸接在手腕部(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， 所述的轉向電機、行走電機、足部電機、液壓桿(11)、帆板推桿(13)、支架(14)、攝像頭(3)、機械臂轉向電機、大臂部電機、小臂部電機、液壓缸(19)、探測器(20)和手爪液壓推桿(22)均通過設置在殼體(5)內部的控制系統統一控制，且上述裝置還均通過蓄電池提供電倉泛。
2.根據權利要求1所述的輪腿復合式機器人，其特征在于:所述的太陽能帆板(2)和帆板推桿(13)均為兩套，且對稱地設置在太陽能帆板殼體(12)內。
全文摘要
本發明公開一種輪腿復合式機器人結構，當路況較好時，這種機器人能夠利用車輪驅動機器人快速前進，當路面情況較為復雜時，則可以通過行走腿進行前進，方便靈活；并且它的能量來自于太陽能帆板，降低能源消耗，延長有效工作時間。因此可以說這種機器人具備了多種優點，特別適合于在本領域中推廣應用，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 優先權日2013年1月28日
發明者蔡衛國, 張文孝, 高廣強, 張慧峰 申請人:大連海洋大學, 蔡衛國