CN110450878A - 一种新型可全向移动的轮足机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型可全向移动的轮足机器人，属于机器人技术领域。通过关节耦合的方式，减少了关节制动器，解决了目前现有的轮足机器人存在的腿部结构设计复杂的问题，降低了控制难度。包括身体，身体的底部连接有髋关节组件，髋关节组件的左、右两侧分别连接有左大腿组件和右大腿组件，左大腿组件通过左膝关节组件铰接有左小腿组件，右大腿组件通过右膝关节组件铰接有右小腿组件。本发明现有技术中的轮足机器人的髋关节与膝关节耦合，省去了膝关节的驱动单元，结构简单、紧凑，同时整体又能够兼顾轮足机器人的基本功能。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，更具体的说是涉及一种新型可全向移动的轮足机器人。
背景技术
机器人作为解决全球劳动力短缺问题的重要途径在生产和生活中得到了广泛的应用。随着人类对海洋、宇宙等未知空间探索的深入，纷繁的应用标准和复杂的工作条件对机器人提出了更高的要求，单一功能的机器人再也难以适应不断变化的工作要求，由此仿人机器人应运而生。近年来，仿人机器人的发展逐步成为机器人行业的焦点，而下肢作为仿人机器人***的重要执行部件，其工作性能很大程度上直接影响了仿人机器人***在复杂环境下执行各项任务的灵巧程度。目前现有的轮足机器人存在腿部结构复杂、关节制动器数量多、控制复杂、成本昂贵等问题。
发明内容
为了解决目前现有的轮足机器人存在腿部结构复杂、关节制动器数量多、控制复杂、成本昂贵的问题，本发明提供一种能全向移动以及便于调整质心高度的轮足机器人。本发明现有技术中的轮足机器人的髋关节与膝关节耦合，省去了膝关节的驱动单元，结构简单、紧凑，同时整体又能够兼顾轮足机器人的基本功能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型可全向移动的轮足机器人，包括身体，身体的底部连接有髋关节组件，髋关节组件的左、右两侧分别连接有左大腿组件和右大腿组件，左大腿组件通过左膝关节组件铰接有左小腿组件，右大腿组件通过右膝关节组件铰接有右小腿组件。
进一步的，所述髋关节组件包括呈U型的电机固定座、第一电机、第二电机、谐波减速器、髋关节同步输入带轮，电机固定座固定连接在身体的底部，第一电机和第二电机均安装在电机固定座内，电机固定座的左、右两侧的侧壁上均设有贯穿的输出口，第一电机的输出端和第二电机的输出端分别朝向输出口设置，第一电机的输出端和第二电机的输出端分别通过髋关节电机同步带连接有髋关节电机同步输出带轮，髋关节电机同步输出带轮与谐波减速器连接，髋关节同步输入带轮设置在谐波减速器的外缘。
进一步的，所述左大腿组件包括与第一电机输出端的谐波减速器连接的左大腿髋关节连接件、左大腿、左大腿膝关节连接件和左髋关节膝关节同步带，左大腿的一端与左大腿髋关节连接件固定连接，左大腿的另一端与左大腿膝关节连接件固定连接，左髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮和左膝关节组件之间。
进一步的，所述左膝关节组件包括左膝关节同步带轮和与左膝关节同步带轮固定连接的左膝关节轴，左大腿膝关节连接件铰接在左膝关节轴上，左髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮和左膝关节同步带轮之间。
进一步的，所述左小腿组件包括与左膝关节轴固定连接的左小腿膝关节连接件、左小腿和左轮足组件，左轮足组件包括左踝关节、左轮足电机、左轮足和左轮足电机同步带，左小腿的一端与左小腿膝关节连接件固定连接，左小腿的另一端与左踝关节固定连接，左轮足电机安装在左踝关节上，左轮足通过左轮足轴连接在左踝关节上，左轮足轴的一端固定连接有左轮足电机同步输出带轮，左轮足电机同步带套设在左轮足电机的输出端和左轮足电机同步输出带轮上。
进一步的，所述右大腿组件包括与第二电机输出端的谐波减速器连接的右大腿髋关节连接件、右大腿、右大腿膝关节连接件和右髋关节膝关节同步带，右大腿的一端与右大腿髋关节连接件固定连接，右大腿的另一端与右大腿膝关节连接件固定连接，右髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮和右膝关节组件之间。
进一步的，所述右膝关节组件包括右膝关节同步带轮和与右膝关节同步带轮固定连接的右膝关节轴，右大腿膝关节连接件铰接在右膝关节轴上，右髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮和右膝关节同步带轮之间。
进一步的，所述右小腿组件包括与右膝关节轴固定连接的右小腿膝关节连接件、右小腿和右轮足组件，右轮足组件包括右踝关节、右轮足电机、右轮足和右轮足电机同步带，右小腿的一端与右小腿膝关节连接件固定连接，右小腿的另一端与右踝关节固定连接，右轮足电机安装在右踝关节上，右轮足通过右轮足轴连接在右踝关节上，右轮足轴的一端固定连接有右轮足电机同步输出带轮，右轮足电机同步带套设在右轮足电机的输出端和右轮足电机同步输出带轮上。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明结构新颖，实用性强。机器人需要转向时，可直接驱动小腿上的左、右轮足电机控制机器人左右轮足速度，使得左右腿运动速度不一致，完成全向转动；机器人需要降低重心或者屈膝时，可驱动髋关节的第一、第二电机，同时带动大腿和膝关节进而带动小腿和轮足组件运动，完成屈膝，结构简单、成本低廉。
本发明的新型可全向移动的轮足机器人结构新颖，将髋关节与膝关节耦合，省去了膝关节的驱动单元，结构简单、紧凑，同时整体又能够兼顾轮足机器人的屈膝功能。
附图说明
图1是本发明的一种新型可全向移动的轮足机器人的结构示意图。
图中标记：1-身体，2-电机固定座，3-第一电机，4-第二电机，5-髋关节同步输入带轮，6-谐波减速器，7-左大腿髋关节连接件，8-左大腿，9-左髋关节膝关节同步带，10-髋关节电机同步输出带轮，11-髋关节电机同步带，12-左大腿膝关节连接件，13-左膝关节同步带轮，14-左膝关节轴，15-左小腿膝关节连接件，16-左小腿，17-左踝关节，18-左轮足电机，19-左轮足，20-右轮足电机同步输出带轮，21-右轮足轴，22-右轮足电机同步带。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1:
如图1所示，一种新型可全向移动的轮足机器人，包括身体1，身体1的底部连接有髋关节组件，髋关节组件的左、右两侧分别连接有左大腿组件和右大腿组件，左大腿组件通过左膝关节组件铰接有左小腿组件，右大腿组件通过右膝关节组件铰接有右小腿组件。
本实施例中髋关节组件包括呈U型的电机固定座2、第一电机3、第二电机4、谐波减速器6、髋关节同步输入带轮5，电机固定座2固定连接在身体1的底部，第一电机3和第二电机4均安装在电机固定座2内，电机固定座2的左、右两侧的侧壁上均设有贯穿的输出口，第一电机3的输出端和第二电机4的输出端分别朝向输出口设置，第一电机3的输出端和第二电机4的输出端分别通过髋关节电机同步带11连接有髋关节电机同步输出带轮10，髋关节电机同步输出带轮10与谐波减速器6连接，髋关节同步输入带轮5设置在谐波减速器6的外缘。谐波减速器6中的输入部分的一端与髋关节电机同步输出带轮10固定连接，谐波减速器6中的输入部分的另一端与左大腿髋关节连接件7或者右大腿髋关节连接件固定连接，用于将第一电机3或者第二电机4的动力传导到大腿上。髋关节同步输入带轮5设置在谐波减速器6的外缘，使得谐波减速器6中的输入部分在第一电机3或者第二电机4的作用下转动时，髋关节同步输入带轮5不会转动。
本实施例中左大腿组件包括与第一电机3输出端的谐波减速器6连接的左大腿髋关节连接件7、左大腿8、左大腿膝关节连接件12和左髋关节膝关节同步带9，左大腿8的一端与左大腿髋关节连接件7固定连接，左大腿8的另一端与左大腿髋关节连接件7固定连接，左髋关节膝关节同步带9套设在髋关节同步输入带轮5和左膝关节组件之间。当左大腿8在左大腿髋关节连接件7的作用下转动时，通过左髋关节膝关节同步带9带动左小腿16做屈膝的工作。
本实施例中左膝关节组件包括左膝关节同步带轮13和与左膝关节同步带轮13固定连接的左膝关节轴14，左大腿膝关节连接件12铰接在左膝关节轴14上，左髋关节膝关节同步带9套设在髋关节同步输入带轮5和左膝关节同步带轮13之间。
本实施例中左小腿组件包括与左膝关节轴14固定连接的左小腿膝关节连接件15、左小腿16和左轮足组件，左轮足组件包括左踝关节17、左轮足电机18、左轮足19和左轮足电机18同步带，左小腿16的一端与左小腿膝关节连接件15固定连接，左小腿16的另一端与左踝关节17固定连接，左轮足电机18安装在左踝关节17上，左轮足19通过左轮足19轴连接在左踝关节17上，左轮足19轴的一端固定连接有左轮足电机18同步输出带轮，左轮足电机18同步带套设在左轮足电机18的输出端和左轮足电机18同步输出带轮上。
本实施例中右大腿组件包括与第二电机4输出端的谐波减速器6连接的右大腿髋关节连接件、右大腿、右大腿膝关节连接件和右髋关节膝关节同步带，右大腿的一端与右大腿髋关节连接件固定连接，右大腿的另一端与右大腿膝关节连接件固定连接，右髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮5和右膝关节组件之间。
本实施例中右膝关节组件包括右膝关节同步带轮和与右膝关节同步带轮固定连接的右膝关节轴，右大腿膝关节连接件铰接在右膝关节轴上，右髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮5和右膝关节同步带轮之间。
本实施例中右小腿组件包括与右膝关节轴固定连接的右小腿膝关节连接件、右小腿和右轮足组件，右轮足组件包括右踝关节、右轮足电机、右轮足和右轮足电机同步带22，右小腿的一端与右小腿膝关节连接件固定连接，右小腿的另一端与右踝关节固定连接，右轮足电机安装在右踝关节上，右轮足通过右轮足轴21连接在右踝关节上，右轮足轴21的一端固定连接有右轮足电机同步输出带轮20，右轮足电机同步带22套设在右轮足电机的输出端和右轮足电机同步输出带轮20上。
当地面较为平坦时，可直接驱动左、右小腿上的左、右轮足电机带动左、右轮足同速移动，进而控制机器人前后移动以及平衡，通过驱动左右轮差速转动，可实现机器人转向。
机器人需要降低重心或者屈膝时，下面以机械人的左腿为例对机器人的工作原理进行详细说明：
髋关节的第一电机3工作，第一电机3的输出端带动髋关节电机同步输出带轮10工作，髋关节电机同步输出带轮10带动谐波减速器6的输入部分工作，谐波减速器6将第一电机3的转速降低低后传导给左大腿髋关节连接件7，并带动左大腿髋关节连接件7做逆时针的运动，左大腿髋关节连接件7带动左大腿8做逆时针运动，在左髋关节膝关节同步带9的作用下带动左膝关节同步带轮13做顺时针运动，左小腿16和左轮足19一起在左膝关节同步带轮13和左膝关节轴14的作用下做顺时针运动，即屈膝以降低重心。同理，机器人的右腿工作原理同机器人的左腿，这里就不在赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种新型可全向移动的轮足机器人，包括身体(1)，其特征在于：身体(1)的底部连接有髋关节组件，髋关节组件的左、右两侧分别连接有左大腿组件和右大腿组件，左大腿组件通过左膝关节组件铰接有左小腿组件，右大腿组件通过右膝关节组件铰接有右小腿组件。
2.根据权利要求1所述的一种新型可全向移动的轮足机器人，其特征在于：所述髋关节组件包括呈U型的电机固定座(2)、第一电机(3)、第二电机(4)、谐波减速器(6)、髋关节同步输入带轮(5)，电机固定座(2)固定连接在身体(1)的底部，第一电机(3)和第二电机(4)均安装在电机固定座(2)内，电机固定座(2)的左、右两侧的侧壁上均设有贯穿的输出口，第一电机(3)的输出端和第二电机(4)的输出端分别朝向输出口设置，第一电机(3)的输出端和第二电机(4)的输出端分别通过髋关节电机同步带(11)连接有髋关节电机同步输出带轮(10)，髋关节电机同步输出带轮(10)与谐波减速器(6)连接，髋关节同步输入带轮(5)设置在谐波减速器(6)的外缘。
3.根据权利要求2所述的一种新型可全向移动的轮足机器人，其特征在于：所述左大腿组件包括与第一电机(3)输出端的谐波减速器(6)连接的左大腿髋关节连接件(7)、左大腿(8)、左大腿膝关节连接件(12)和左髋关节膝关节同步带(9)，左大腿(8)的一端与左大腿髋关节连接件(7)固定连接，左大腿(8)的另一端与左大腿膝关节连接件(12)固定连接，左髋关节膝关节同步带(9)套设在髋关节同步输入带轮(5)和左膝关节组件之间。
4.根据权利要求3所述的一种新型可全向移动的轮足机器人，其特征在于：所述左膝关节组件包括左膝关节同步带轮(13)和与左膝关节同步带轮(13)固定连接的左膝关节轴(14)，左大腿膝关节连接件(12)铰接在左膝关节轴(14)上，左髋关节膝关节同步带(9)套设在髋关节同步输入带轮(5)和左膝关节同步带轮(13)之间。
5.根据权利要求4所述的一种新型可全向移动的轮足机器人，其特征在于：所述左小腿组件包括与左膝关节轴(14)固定连接的左小腿膝关节连接件(15)、左小腿(16)和左轮足组件，左轮足组件包括左踝关节(17)、左轮足电机(18)、左轮足(19)和左轮足电机(18)同步带，左小腿(16)的一端与左小腿膝关节连接件(15)固定连接，左小腿(16)的另一端与左踝关节(17)固定连接，左轮足电机(18)安装在左踝关节(17)上，左轮足(19)通过左轮足(19)轴连接在左踝关节(17)上，左轮足(19)轴的一端固定连接有左轮足电机(18)同步输出带轮，左轮足电机(18)同步带套设在左轮足电机(18)的输出端和左轮足电机(18)同步输出带轮上。
6.根据权利要求2所述的一种新型可全向移动的轮足机器人，其特征在于：所述右大腿组件包括与第二电机(4)输出端的谐波减速器(6)连接的右大腿髋关节连接件、右大腿、右大腿膝关节连接件和右髋关节膝关节同步带，右大腿的一端与右大腿髋关节连接件固定连接，右大腿的另一端与右大腿膝关节连接件固定连接，右髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮(5)和右膝关节组件之间。
7.根据权利要求6所述的一种新型可全向移动的轮足机器人，其特征在于：所述右膝关节组件包括右膝关节同步带轮和与右膝关节同步带轮固定连接的右膝关节轴，右大腿膝关节连接件铰接在右膝关节轴上，右髋关节膝关节同步带套设在髋关节同步输入带轮(5)和右膝关节同步带轮之间。
8.根据权利要求7所述的一种新型可全向移动的轮足机器人，其特征在于：所述右小腿组件包括与右膝关节轴固定连接的右小腿膝关节连接件、右小腿和右轮足组件，右轮足组件包括右踝关节、右轮足电机、右轮足和右轮足电机同步带(22)，右小腿的一端与右小腿膝关节连接件固定连接，右小腿的另一端与右踝关节固定连接，右轮足电机安装在右踝关节上，右轮足通过右轮足轴(21)连接在右踝关节上，右轮足轴(21)的一端固定连接有右轮足电机同步输出带轮(20)，右轮足电机同步带(22)套设在右轮足电机的输出端和右轮足电机同步输出带轮(20)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20220128 |