CN112706852A - 轮腿式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮腿式机器人，轮腿式机器人，包括机身、两个机械轮腿组，机身沿其长度方向包括依次连接的头部及尾部；两个机械轮腿组分别连接于头部与尾部，以用于机身的支撑，每个机械轮腿组包括沿机身宽度方向分隔设置的两个机械轮腿；其中，机械轮腿包括腿臂结构与轮子结构，轮子结构连接于腿臂结构的活动端，以用于腿臂结构的承载，腿臂结构活动连接于机身，以能够朝向机身的宽度方向调节轮子结构的位置。若机身的尾部的一个机械轮腿出现问题，调节另一个机械轮腿的腿臂结构，从而使轮子结构朝向机身宽度的方向移动，进而使该轮子结构能够稳定支撑车身的尾部，并配合其它两个轮子结构进行正常支撑机器人。

Description

轮腿式机器人

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种轮腿式机器人。

背景技术

相关技术中，针对轮腿式机器人，分为三轮腿机器人、四轮腿机器人以及六轮腿机器人，由于机器人的工作环境越来越复杂，导致机器人在工作过程中，机器人的轮腿受到损坏，从而导致相应的轮腿无法正常工作或完全无法工作，进而导致机器人无法正常行走。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种轮腿式机器人，能够在某一轮腿损坏后，仍正常行走。

根据本发明实施例的轮腿式机器人，包括：

机身，沿其长度方向包括依次连接的头部及尾部；

两个机械轮腿组，分别连接于所述头部与尾部，以用于所述机身的支撑，每个所述机械轮腿组包括沿所述机身宽度方向分隔设置的两个机械轮腿；

其中，所述机械轮腿包括腿臂结构与轮子结构，所述轮子结构连接于所述腿臂结构的活动端，以用于所述腿臂结构的承载，所述腿臂结构活动连接于所述机身，以能够朝向所述机身的宽度方向调节所述轮子结构的位置。

根据本发明实施例的轮腿式机器人，至少具有如下有益效果：若机身的尾部的一个机械轮腿出现问题，用户朝向机身的宽度方向调整机身的尾部的另一个机械轮腿，即，调节该机械轮腿的腿臂结构，从而使轮子结构向机身的方向移动，进而使该轮子结构能够稳定支撑车身的尾部，避免该机身的尾部向机身的宽度方向的某一侧发生翻转，因此，三个轮子结构配合工作，从而能够正常承载机身，从而使机器人能够正常行走；同理，若机身头部的一个机械轮腿出现问题，可调机身头部的另一个机械轮腿，使该机械轮腿能够稳定支撑机身的头部，并配合机身尾部的两个机械轮腿，从而使机器人能够正常行走。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂结构包括第一驱动件、腿臂与第二驱动件，所述第一驱动件连接于所述腿臂与所述机身之间，用于驱动所述腿臂绕第一中心轴转动，以使所述腿臂的活动端朝向所述机身的宽度方向运动；所述第二驱动件连接于所述腿臂的活动端与所述轮子结构之间，用于驱动所述轮子结构绕第二中心轴转动，所述第一中心轴与所述第二中心轴平行设置，所述机身的长度方向与所述轮子结构的滚子的转动中心轴垂直设置。

根据本发明的一些实施例，所述第一中心轴与所述机身的长度方向及所述机身的宽度方向垂直设置；或，所述第一中心轴与所述机身的长度方向平行设置。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂结构还包括第一连接关节，所述第一连接关节长度方向的一端连接于所述第一驱动件的驱动端，另一端连接于所述腿臂，所述第一连接关节的长度方向与所述第一中心轴垂直设置。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂包括：

大腿关节，所述轮子结构连接于所述大腿关节的一端；

第四驱动件，连接于所述大腿关节的另一端与所述第一驱动件之间，用于驱动所述大腿关节绕第四中心轴转动，以调节所述轮子结构与机身的距离，所述第四中心轴与所述机身的宽度方向平行设置。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂还包括：

小腿关节，所述轮子结构连接于所述小腿关节的一端；

第五驱动件，连接于所述大腿关节与所述小腿关节的另一端之间，用于驱动所述小腿关节绕第五中心轴转动，所述第五中心轴与所述第四中心轴平行设置。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂结构还包括第三驱动件，所述第三驱动件连接于所述第二驱动件与所述轮子结构之间，用于驱动所述轮子结构绕第三中心轴转动，所述第三中心轴与所述机身的长度方向平行设置。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂结构还包括第二连接关节，所述第二连接关节的一端连接于所述第二驱动件，另一端连接于所述第三驱动件的主体。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂包括：大腿关节；小腿关节；第四驱动件，连接于所述大腿关节与所述第一驱动件之间，用于驱动所述大腿关节绕第四中心轴转动，所述第四中心轴与所述机身的宽度方向平行设置；第五驱动件，连接于所述大腿关节与所述小腿关节之间，用于驱动所述小腿关节绕第五中心轴转动，所述第五中心轴与所述第四中心轴平行设置；

其中，所述轮子结构至少能够绕所述第三中心轴旋转90度，以使所述轮子结构的滚子的转动中心轴能够自水平状态转换至竖直状态。

根据本发明的一些实施例，所述腿臂结构沿所述机身的宽度方向滑动设置于所述机身。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的机器人的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的机械轮腿展开后的结构示意图；；

图3为图2的***结构示意图；

图4为本发明实施例的机械轮腿折叠后的结构示意图；

图5为本发明实施例的轮子结构的结构示意图。

附图标记：

机身100、头部110、尾部120；

机械轮腿200、

腿臂结构210、底座211、第一驱动件212、第一连接关节213、腿臂214、第四驱动件2141、大腿关节2142、第五驱动件2143、小腿关节2144、第二驱动件215、第二连接关节216、第三驱动件217、

轮子结构220、安装座221、第六驱动件222、滚子223。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

根据本发明公开了一种轮腿式机器人，参照图1至图3，包括机身100与两个机械轮腿组，机身100沿其长度方向依次包括尾部120及头部110，一个机械轮腿组安装于头部110，以用于头部110的支撑；另一个机械轮腿组安装于尾部120，以用于尾部120的支撑；并且，每个机械腿组包括两个机械轮腿，两个机械轮腿200沿机身100的宽度方向分隔设置、并分别支撑机身100宽度方向的两侧；其中，机械轮腿200包括腿臂结构210以及轮子结构220，轮子结构220连接于腿臂结构210、并用于腿臂214的承载，腿臂结构210活动连接于机身100、并能够朝向机身100的宽度方向调节轮子结构220，且轮子结构220的滚子223的转动中心轴与机身100的长度方向垂直设置。

具体的，机器人使用时，两个机械轮腿200支撑机身100头部110的两侧，两个机械轮腿200支撑机身100的尾部120的两侧，四个机械轮腿200配合工作，机器人能够稳定地行走于地面。

此外，若机身100的尾部120的一个机械轮腿200出现问题，用户朝向机身100的宽度方向调整机身100的尾部120的另一个机械轮腿200，即，调节该机械轮腿200的腿臂结构210，从而使轮子结构220向机身100的方向移动，进而使该轮子结构220能够稳定支撑机身100的尾部120，避免该机身100的尾部120向机身100宽度方向的某一侧发生翻转，因此，三个轮子结构220配合承载机身100，从而使机器人能够正常行走；同理，若机身100的头部110的一个机械轮腿200出现问题，可调机身100的头部110的另一个机械轮腿200，使该机械轮腿200能够稳定支撑机身100的头部110，并配合机身100的尾部120的两个机械轮腿200，从而使机器人能够正常行走。

当然，若机身100的头部110的一个机械轮腿200损坏，机身100的尾部120的一个机械轮腿200损坏，则调整机身100的头部110的一个机械轮腿200及机身100的尾部120的一个机械轮腿200，从而使该两个机械轮腿200分别稳定支撑机身100的头部110和机身100的尾部120，进而使机器人能够正常行走。

另外，四个机械轮腿200正常工作时，用户可调整尾部120的两个轮子结构220之间的距离及头部110的两个轮子结构220之间的距离，如此，从而使机器人更好地适应工作环境。例如，位于机身100两侧的轮子结构220距离越大，机器人的稳定性更好，位于机身100两侧的轮子结构220距离较小时，机械小车可以穿过较狭窄的路道。

需要说明的是，本申请方案中，以机器人直线行走的方向为机身100的长度方向，机器人的侧部朝向方向为机身100的宽度方向，且长度方向与宽度方向垂直设置。

在一些实施例中，腿臂结构210包括第一驱动件212、腿臂214与第二驱动件215，第一驱动件212为电机，该电机的壳体固定连接于机身100，腿臂214的一端固定连接于该电机的驱动轴，该电机驱动腿臂214绕第一中心轴转动，从而以使腿臂214的活动端朝向机身100的宽度方向运动，且第一中心轴与轮子结构220的滚子223的转动中心轴垂直设置；同时，第二驱动件215为电机，该电机的壳体固定连接于腿臂214的活动端，即腿臂214远离第一驱动件212的一端，轮子结构220连接于该电机的驱动端，该电机驱动轮子结构220绕第二中心轴转动，且第一中心轴与第二中心轴平行设置。

具体的，轮子结构220位置调节时，启动第一驱动件212，第一驱动件212驱动腿臂214绕第一中心轴运动，且腿臂214朝向第一中心轴的垂直方向的投影具有一定的长度，因此，摆臂绕第一中心轴旋转一定角度，腿臂214远离第一驱动件212的端部能够大幅度地向机身100的宽度方向运动，从而调整轮子结构220的位置，进而使该轮子结构220能够单独支撑机身100的头部110或尾部120；进一步地，启动第二驱动件215，第二驱动件215较小幅度地调整轮子结构220的位置，从而进一步调整轮子结构220的位置，以支撑机身100的头部110或尾部120。

并且，由于第一驱动件212调节轮子结构220过程中，轮子结构220的滚子223的转动中心轴与机身100的长度方向会发生改变，导致该轮子结构220的滚子223与其它轮子结构220的滚子223无法配合工作，此时，第二驱动件215调整轮子结构220的滚子223的转动中心轴，以使该轮子结构220能够正常与其它轮子结构220配合工作。

进一步地，第一中心轴与机身100的长度方向及机身100的宽度方向垂直设置，若机身100处于水平状态，第一中心轴则为竖直方向，腿臂214水平方向的投影具有一定的长度，因此,第一驱动件212驱动摆臂转动时，轮子结构220第一中心轴为转动中心轴，进行水平方向的转动，从而实现轮子结构220朝向机身100宽度方向的运动。

而且，腿臂214绕第一中心轴转动过程中，轮子结构220也朝向机身100的长度方向运动，从而实现头部110的轮子结构220与尾部120的轮子结构220之间距离的调节，从而使机器人更好地适配环境。

此外，第二驱动件215驱动轮子结构220绕第一中心轴转动过程中，轮子结构220的滚子223的轮面朝向不同，从而使轮子结构220的滚子223的轮面朝向预设方向，进而使轮子结构220朝向预设方向行走。

代替地，第一中心轴与机身100的长度方向平行设置(图中未示出)，若机身100处于水平状态，第一中心轴则为水平状态，腿臂214绕第一中心轴竖向转动，从而实现轮子结构220朝向机身100宽度方向的调节，以使一个轮子结构220能够独立支撑机身100的头部110或尾部120。

而且，腿臂214绕第一中心轴转动过程中，腿臂214可逐渐转换至竖直状态，因此，腿臂214转动过程中，轮子结构220与机身100的距离加大，从而调整机器人的高度；此外，轮子结构220绕第一中心轴转动过程中，轮子结构220可逐渐转换竖直状态，因此，轮子结构220转动过程中，从而调整机器人的高度。

在一些实施例中，腿臂结构210还包括底座211，机身100可拆卸连接于底座211，第一驱动件212的壳体固定连接于底座211上，从而实现腿臂结构210可拆卸安装于机身100上，进而便于腿臂结构210可拆卸安装于机身100。

为了使轮子结构220能够朝向机身100的宽度方向较大范围地被调节，在一些实施例中，腿臂结构210还包括第一连接关节213，第一连接关节213的长度方向与第一中心轴垂直设置，第一连接关节213的一端与第一驱动件212的驱动轴固定连接，第二连接关节216的另一端与腿臂214固定连接；可见，通过第一连接关节213的设置，从而使轮子结构220距离第二驱动件215的距离较大，从而实现轮子结构220较大范围地被调节。

在一些实施例中，腿臂214包括大腿关节2142、小腿关节2144、第四驱动件2141以及第五驱动件2143，第四驱动件2141为电机，该电机的壳体固定连接于第一连接关节213远离第一驱动件212的一端，大腿关节2142的一端固定连接于第四驱动件2141的转动轴，第四驱动件2141驱动大腿关节2142绕第四中心轴转动，第四中心轴与轮子结构220的滚子223的转动中心轴平行设置，即机身100的宽度方向；第五驱动件2143为电机，该电机的壳体固定连接于大腿关节2142远离小腿关节2144的一端，小腿关节2144的一端固定连接于第五驱动件2143的转动轴，第五驱动件2143驱动小腿关节2144绕第五中心轴转动，第四中心轴与第五中心轴平行设置，且第二驱动件215的壳体固定连接于小腿关节2144远离第四驱动件2141的一端。

具体地，通过第四驱动件2141的设置，第四关驱动件驱动大腿关节2142绕第四中心轴转动，即竖向转动，从而能够大幅度调节轮子结构220相对于机身100的距离，进而调整机器人的高度；同时，通过第五驱动件2143的设置，第五驱动件2143驱动小腿关节2144竖向转动，从而能够小幅度调节轮子结构220相对于机身100的距离，进而调整机器人的高度。可见，通过第四驱动件2141与第五驱动件2143的配合工作，从而精确地调整轮子结构220相对于机身100的距离，进而调整机器人的高度。

需要说明的是，参照图4，大腿关节2142与小腿关节2144可通过第五驱动件2143的调节，从而使大腿关节2142与小腿关节2144折叠至一起，从而便于机器人的收纳。

参照图1至图3，为了使轮子结构220的滚子223更好的适应斜坡的行走，在一些实施例中，腿臂结构210还包括第三驱动件217，第三驱动件217为电机，该电机的壳体固定连于第二驱动件215的驱动轴，轮子结构220固定连接于该电机的驱动轴，该电机驱动轮子结构220绕第三中心轴转动；第三中心轴与机身100的长度方向平行设置，并与轮子结构220的滚子223的转动中心轴垂直设置。如此，当轮子结构220的滚子223滚动于斜坡上时，第三驱动件217驱动轮子结构220向上倾斜或向下倾斜，从而使轮子结构220的滚子223的轮面倾斜，进而使轮子结构220的滚子223的轮面更好的适配斜坡，以便机器人在斜坡上行走。

进一步地，腿臂结构210还包括第二连接关节216，第二连接关节216呈L形，第二连接关节216的一端与第二驱动件215的驱动轴固定连接，第二连接关节216的另一端与第三驱动件217的壳体固定连接；可见，通过第二连接关节216的设置，第二连接关节216便于将第二驱动件215与第二驱动件215连接至一起，以便于对轮子结构220进行多角度的调节。

此外，轮子结构220至少能够绕第三中心轴旋转90度，以使轮子结构220的滚子223的转动中心轴能够自水平状态转换至竖直状态；具体地，针对一些路型，机器人无法滚动行走时，例如楼梯，轮子结构220绕第三中心轴向下旋转90度，轮子结构220的滚子223自水平状态转换至竖直状态，轮子结构220的滚子223的端部抵接于地面；此时，第四驱动件2141驱动大腿关节2142竖向转动，第五驱动件2143驱动小腿关节2144竖向转动，大腿关节2142与小腿关节2144配合工作，并以轮子结构220的滚子223为脚关节，进行足式行走。

在一些实施例中，参照图4与图5，轮子结构220包括安装座221、第六驱动件222以及滚子223，安装座221固定连接于第三驱动件217的驱动轴，第三驱动件217驱动安装座221绕第三中心轴转动；同时，第六驱动件222的壳体固定连接于安装座221，滚子223固定连接于第六驱动件222的驱动轴，第六驱动件222驱动滚子223绕第六中心轴转动，即驱动滚子223绕其中心轴转动。

在一些实施例中，代替腿臂结构210转动设置于机身100上(图中未示出)，腿臂结构210沿机身100的宽度方向滑动设置于机身100，从而能够实现腿臂结构210的调节，进而实现轮子结构220的调节，如此，该腿臂结构210的轮子结构220能够单独支撑机身100的头部或尾部。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.轮腿式机器人，其特征在于，包括：

机身，沿其长度方向包括依次连接的头部及尾部；

两个机械轮腿组，分别连接于所述头部与尾部，以用于所述机身的支撑，每个所述机械轮腿组包括沿所述机身宽度方向分隔设置的两个机械轮腿；

其中，所述机械轮腿包括腿臂结构与轮子结构，所述轮子结构连接于所述腿臂结构的一端部，以用于所述腿臂结构的承载，所述腿臂结构的另一端活动连接于所述机身，以能够朝向所述机身的宽度方向调节所述轮子结构的位置。

2.根据权利要求1所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂结构包括第一驱动件、腿臂与第二驱动件，所述第一驱动件连接于所述腿臂与所述机身之间，用于驱动所述腿臂绕第一中心轴转动，以使所述腿臂靠近所述轮子结构的端部朝向所述机身的宽度方向运动；所述第二驱动件连接于所述腿臂的活动端与所述轮子结构之间，用于驱动所述轮子结构绕第二中心轴转动，所述第一中心轴与所述第二中心轴平行设置，所述机身的长度方向与所述轮子结构的滚子的转动中心轴垂直设置。

3.根据权利要求2所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述第一中心轴与所述机身的长度方向及所述机身的宽度方向垂直设置；或，所述第一中心轴与所述机身的长度方向平行设置。

4.根据权利要求2所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂结构还包括第一连接关节，所述第一连接关节长度方向的一端连接于所述第一驱动件的驱动端，另一端连接于所述腿臂，所述第一连接关节的长度方向与所述第一中心轴垂直设置。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂包括：

大腿关节，所述轮子结构连接于所述大腿关节的一端；

第四驱动件，连接于所述大腿关节的另一端与所述第一驱动件之间，用于驱动所述大腿关节绕第四中心轴转动，以调节所述轮子结构与机身的距离，所述第四中心轴与所述机身的宽度方向平行设置。

6.根据权利要求5所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂还包括：

小腿关节，所述轮子结构连接于所述小腿关节的一端；

第五驱动件，连接于所述大腿关节与所述小腿关节的另一端之间，用于驱动所述小腿关节绕第五中心轴转动，所述第五中心轴与所述第四中心轴平行设置。

7.根据权利要求2所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂结构还包括第三驱动件，所述第三驱动件连接于所述第二驱动件与所述轮子结构之间，用于驱动所述轮子结构绕第三中心轴转动，所述第三中心轴与所述机身的长度方向平行设置。

8.根据权利要求7所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂结构还包括第二连接关节，所述第二连接关节的一端连接于所述第二驱动件，另一端连接于所述第三驱动件的主体。

9.根据权利要求7所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂包括：

大腿关节；

小腿关节；

第四驱动件，连接于所述大腿关节与所述第一驱动件之间，用于驱动所述大腿关节绕第四中心轴转动，所述第四中心轴与所述机身的宽度方向平行设置；

第五驱动件，连接于所述大腿关节与所述小腿关节之间，用于驱动所述小腿关节绕第五中心轴转动，所述第五中心轴与所述第四中心轴平行设置；

其中，所述轮子结构至少能够绕所述第三中心轴旋转90度，以使所述轮子结构的滚子的转动中心轴能够自水平状态转换至竖直状态。

10.根据权利要求1所述的轮腿式机器人，其特征在于，所述腿臂结构沿所述机身的宽度方向滑动设置于所述机身。

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