CN101746428B - 汽车/机器人的脚部结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车/机器人的脚部结构，它包括车轮、脚组件和腿脚连接组件，脚组件包括一组动力传动机构；车轮设置在脚组件的外侧并与动力传动机构传动相连，可在动力传动机构的带动下向上转动至高过脚底实现从汽车向机器人的变形，或在动力传动机构的带动下向下转动至低于脚底实现从机器人向汽车的变形；腿脚连接组件罩盖在脚组件上并与动力传动机构传动相连，可在动力传动机构的带动下向上转动至垂直位置实现从汽车向机器人的变形，或在动力传动机构的带动下向下转动至水平位置实现从机器人向汽车的变形。本发明在一个脚部结构内只设一只马达，能同时驱动车轮和腿脚连接组件转动，具有结构简单、紧凑、动作到位、性能稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人，特别涉及一种汽车/机器人的脚部结构。
背景技术
在机器人领域，已经出现了各种各样的机器人和机器人结构，但还没有能在汽车和行走机器人之间相互变形的汽车/机器人。机器人的脚部结构千差万别，其中之一是平行四边形连杆结构。这种结构体积大，很难置于腿的内部，通常独立置于腿外面，对结构相对简单的机器人而言，难以用于拟人机器人。
发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种新型的汽车/机器人的脚部结构。
本发明的技术方案是：一种汽车/机器人的脚部结构，与机器人的腿部可转动相连，包括车轮、脚组件和腿脚连接组件，脚组件包括一组动力传动机构；车轮设置在脚组件的外侧并与动力传动机构传动相连，可在动力传动机构的带动下向上转动至高过脚底实现从汽车向机器人的变形，或在动力传动机构的带动下向下转动至低于脚底实现从机器人向汽车的变形；腿脚连接组件罩盖在脚组件上并与动力传动机构传动相连，可在动力传动机构的带动下向上转动至垂直位置实现从汽车向机器人的变形，或在动力传动机构的带动下向下转动至水平位置实现从机器人向汽车的变形。
所述的脚组件还包括脚体、齿轮箱外壳、齿轮箱内壳、外齿轮箱和行程开关，齿轮箱外壳和齿轮箱内壳分别连接在脚体上并相互连接成壳体，外齿轮箱与齿轮箱外壳相连，行程开关安装在齿轮箱壳体外的脚体上并与腿脚连接组件的行程相对应；所述的动力传动机构包括顺序传动相连的马达、内转动齿轮组、动力齿轮、传动齿轮副、安全环、过渡齿轮、外传动齿轮组和曲轴；马达、内转动齿轮组、动力齿轮、传动齿轮副、安全环和过渡齿轮集成安装在齿轮箱壳体内，其中的安全环嵌装在传动齿轮副内，安全环的传动轴从齿轮箱内壳穿出与腿脚连接组件固定相连；外传动齿轮组设置在齿轮箱壳体外侧并被外齿轮箱所罩盖，曲轴的中间主轴与外传动齿轮组传动相连，曲轴的侧边传动轴与车轮传动相连。
所述的腿脚连接组件包括腿脚连接外壳和腿脚连接内壳，腿脚连接外壳和腿脚连接内壳分别从内外两侧罩盖在齿轮箱壳体上并相互连接成整体，其中腿脚连接内壳与从齿轮箱内壳穿出的安全环的传动轴固定相连，腿脚连接组件可在安全环的带动下作上下90度翻转。
还包括助力弹簧，该助力弹簧设置在齿轮箱外壳的外侧并被腿脚连接外壳封盖在内，助力弹簧作用于腿脚连接外壳，在腿脚连接组件向下转动变形为汽车时被压缩积蓄弹力，在腿脚连接组件向上转动变形为机器人时提供助力。
本发明的汽车/机器人的脚部结构由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点和和特点：
1、车轮与腿脚连接组件的动作公用一个马达，且只有一个安全环，在不正常的情况和用外力去扳动车轮或腿脚连接组件以上部位等特殊情况下，都能保证车轮和腿脚连接组件以上部位同步，即外力不会损坏本结构。特别是在本结构运转的过程中，不小心夹住手及其它情况，在安全环(只能传递小于设计力矩值的力矩)的共同作用下，因为只能传递小于设计力矩值的力矩，所以不会夹伤手，外力消除后即刻自动恢复运转。
2、本结构采用一定功率的马达，在变换成汽车的过程中压缩了助力弹簧，助力弹簧的力度跟机器人的重量相当。因而在变换成汽车的过程中消耗马达的功率很小，而在变换成机器人的过程中助力弹簧又能提供弹力而帮助其站立，马达不需多消耗功率。达到节能、减小结构设计强度的作用。
3、本结构采用了蜗轮蜗杆结构，可以在到位后的位置上锁定机构不再有位移，保证了变换成汽车或机器人的状态稳定，纵然在外力的作用下使其安全装置发挥了作用而产生了位移，也能自动复位并锁定。
附图说明
图1是本发明汽车/机器人的脚部结构的立体结构(汽车状态)示意图；
图2是本发明汽车/机器人的脚部结构的立体结构(机器人状态)示意图；
图3、图4、图5是本发明的不同分解状态结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的汽车/机器人的脚部结构左右脚对称设置且结构相同，本实施例以右脚为例进行说明。
参见图1、图2，配合参见图3、图4、图5，本发明的汽车/机器人的脚部结构，与机器人的腿部可转动相连，包括车轮1、脚组件2和腿脚连接组件3。车轮1设置在脚组件2的外侧。当车轮1向下转动至低于脚底，腿脚连接组件向下转动至水平位置时，脚部结构实现从机器人向汽车的变形(如图1所示)。当车轮1向上转动至高过脚底，腿脚连接组件向上转动至垂直位置时，脚部结构实现从汽车向机器人的变形(如图2所示)。
配合参见图3、图4、图5，本发明中的脚组件2包括脚体21、齿轮箱外壳22、齿轮箱内壳23、外齿轮箱24、行程开关25、一组动力传动机构26和助力弹簧27。齿轮箱外壳22和齿轮箱内壳23分别连接在脚体21上并相互连接成壳体。外齿轮箱24与齿轮箱外壳22相连，行程开关25安装在齿轮箱壳体外的脚体上并与腿脚连接组件的行程相对应。动力传动机构26包括顺序传动相连的马达261、内转动齿轮组262、动力齿轮263、传动齿轮副264、安全环265、过渡齿轮266、外传动齿轮组267和曲轴268。马达261、内转动齿轮组262、动力齿轮263、传动齿轮副264、安全环265和过渡齿轮266集成安装在齿轮箱壳体内，其中的安全环265嵌装在传动齿轮副264内，安全环的传动轴2651从齿轮箱内壳23穿出与腿脚连接组件3固定相连。外传动齿轮组267设置在齿轮箱壳体外侧并被外齿轮箱24所罩盖，曲轴268的中间主轴2681与外传动齿轮组267传动相连，曲轴的侧边传动轴2682与车轮1传动相连。助力弹簧27设置在齿轮箱外壳的外侧并被腿脚连接外壳31封盖在内，助力弹簧27作用于腿脚连接外壳31，在腿脚连接组件向下转动变形为汽车时被压缩积蓄弹力，在腿脚连接组件向上转动变形为机器人时提供助力。
配合参见图3、图4、图5，本发明中的腿脚连接组件3包括腿脚连接外壳31和腿脚连接内壳32，腿脚连接外壳和腿脚连接内壳分别从内外两侧罩盖在齿轮箱壳体上并相互连接成整体，其中腿脚连接内壳32与从齿轮箱内壳穿出的安全环265的方形传动轴2651固定相连，腿脚连接组件3可在安全环265的带动下作上下90度翻转。
本发明的汽车/机器人的脚部结构的动作原理可结合附图说明如下：
1、由机器人状态变换成汽车状态的过程：
马达261在内部CPU的控制下正转，驱动内转动齿轮组262，内转动齿轮组262驱动动力齿轮263，动力齿轮263驱动传动齿轮副264，传动齿轮副264将力矩传给安全环265。安全环265将力矩分别传递给32腿脚连接组件3和过渡齿轮266。其中传递到腿脚连接组件3的力矩一方面压缩助力弹簧27，另一方面使腿脚连接组件3做圆周运动驱动机器人上半部分倒下成汽车状。传递到过渡齿轮266的力矩再传递给外传动齿轮组267，外传动齿轮组267驱动曲轴268做圆周运动，使车轮1也跟着做圆周运动而被转向下方至低于脚底，车轮可以着地而行。当腿脚连接组件3转到水平位置时，其壳体顶压行程开关25，内部CPU即控制马达21停止运转。完成机器人变换成汽车的过程。
2、由汽车状态变换成机器人状态的过程：
马达261在内部CPU的控制下反转，驱动内转动齿轮组262，内转动齿轮组262驱动动力齿轮263，动力齿轮263驱动传动齿轮副264，传动齿轮副264将力矩传给安全环265。安全环265将力矩分别传递给32腿脚连接组件3和过渡齿轮266。其中传递到腿脚连接组件3的力矩使腿脚连接组件3做圆周运动驱动机器人上半部分站立成机器人状。在这一过程中，助力弹簧27会提供一部分助力。传递到过渡齿轮266的力矩再传递给外传动齿轮组267，外传动齿轮组267驱动曲轴268做圆周运动，使车轮1也跟着做圆周运动而被转向上方至高于脚底。当腿脚连接组件3转到垂直位置时，其壳体顶压行程开关25，内部CPU即控制马达21停止运转。完成汽车变换成机器人的过程。
Claims (3)
1.一种汽车/机器人的脚部结构，与机器人的腿部可转动相连，其特征在于：包括车轮、脚组件和腿脚连接组件，脚组件包括一组动力传动机构；车轮设置在脚组件的外侧并与动力传动机构传动相连，可在动力传动机构的带动下向上转动至高过脚底实现从汽车向机器人的变形，或在动力传动机构的带动下向下转动至低于脚底实现从机器人向汽车的变形；腿脚连接组件罩盖在脚组件上并与动力传动机构传动相连，可在动力传动机构的带动下向上转动至垂直位置实现从汽车向机器人的变形，或在动力传动机构的带动下向下转动至水平位置实现从机器人向汽车的变形；
所述的脚组件还包括脚体、齿轮箱外壳、齿轮箱内壳、外齿轮箱和行程开关，齿轮箱外壳和齿轮箱内壳分别连接在脚体上并相互连接成壳体，外齿轮箱与齿轮箱外壳相连，行程开关安装在齿轮箱壳体外的脚体上并与腿脚连接组件的行程相对应；所述的动力传动机构包括顺序传动相连的马达、内转动齿轮组、动力齿轮、传动齿轮副、安全环、过渡齿轮、外传动齿轮组和曲轴；马达、内转动齿轮组、动力齿轮、传动齿轮副、安全环和过渡齿轮集成安装在齿轮箱壳体内，其中的安全环嵌装在传动齿轮副内，安全环的传动轴从齿轮箱内壳穿出与腿脚连接组件固定相连；外传动齿轮组设置在齿轮箱壳体外侧并被外齿轮箱所罩盖，曲轴的中间主轴与外传动齿轮组传动相连，曲轴的侧边传动轴与车轮传动相连。
2.如权利要求1所述的汽车/机器人的脚部结构，其特征在于：所述的腿脚连接组件包括腿脚连接外壳和腿脚连接内壳，腿脚连接外壳和腿脚连接内壳分别从内外两侧罩盖在齿轮箱壳体上并相互连接成整体，其中腿脚连接内壳与从齿轮箱内壳穿出的安全环的传动轴固定相连，腿脚连接组件可在安全环的带动下作上下90度翻转。
3.如权利要求2所述的汽车/机器人的脚部结构，其特征在于：还包括助力弹簧，该助力弹簧设置在齿轮箱外壳的外侧并被腿脚连接外壳封盖在内，助力弹簧作用于腿脚连接外壳，在腿脚连接组件向下转动变形为汽车时被压缩积蓄弹力，在腿脚连接组件向上转动变形为机器人时提供助力。
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