CN213948623U - 一种具备多地形适应能力的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备多地形适应能力的机器人，包括机架，在机架上设有驱动器；所述驱动器，包括固定在机架上的第一舵机以及第二舵机；第二舵机上设有第一关节，在第一关节的另一端设有第二关节；第一关节与第二关节的连接处设有第三舵机，通过第一舵机的工作使得机架做出轴向摆动；通过所述第二舵机的工作使得第一关节相对于机架运动，进而使得机架的高度可以调节，当第三舵机转动时，驱动第一关节和第二关节展开时，第二关节上的轮足与地面接触，当第三舵机驱动第一关节和第二关节收缩时，设置在第一关节上的驱动轮与地面接触，使得该装置完成四轮机器人以及四足机器人的切换，使得该装置能够适应多地形的变化进而提升该装置的机动性。

Description

一种具备多地形适应能力的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种具备多地形适应能力的机器人。

背景技术

传统的轮式或者足式机器人，结构单一，在轮式与足式之间无法切换，因此导致上述机器人很难适应更多的地势形态。

另外现有的机器人的轮胎安装在足端，该设计在腿部运动时相对机架的力矩大，控制不灵活，响应速度慢；同时在利用轮胎与地面接触，足端与地面的接触面积大，阻力大，不能够适应更加复杂多变或是障碍物更加密集的地势形态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具备多地形适应能力的机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具备多地形适应能力的机器人，包括机架；所述机架上设有用于驱动所述机架做出相适应动作的驱动器；所述驱动器，包括固定在机架上的第一舵机以及与所述第一舵机转动连接的第二舵机，所述第二舵机的电机轴上还设有第一关节；所述第一关节的另一端与设有的第二关节转动连接，并在所述第一关节上设有用于驱动所述第二关节相对于所述第一关节做出展开动作和收缩动作的第三舵机；所述第一关节与所述第二关节的连接处还设有用于驱动所述机架移动的驱动轮。

作为本实用新型的优选技术方案：所述第二关节的一端设有同步轮，且所述同步轮通过设有的同步带与所述第三舵机上的主动轮连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述第二关节的另一端通过设有的，且为球状的轮足与地面接触。

作为本实用新型的优选技术方案：所述第一关节与所述第二关节的连接处还设有驱动电机，且所述驱动轮固定安装在所述驱动电机的壳体上。

作为本实用新型的优选技术方案：所述第一关节，包括外壳和内壳，且所述外壳与所述内壳闭合后，形成有用于容纳所述第二关节的空腔。

作为本实用新型的优选技术方案：所述内壳上还设有用于与所述第二舵机连接的连接部，且所述第三舵机固定在所述外壳上。

采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：通过第一舵机的工作使得机架做出轴向摆动；通过所述第二舵机的工作使得第一关节相对于机架运动，进而使得机架的高度可以调节，当第三舵机转动时，驱动第一关节和第二关节展开时，第二关节上的轮足与地面接触，当第三舵机驱动第一关节和第二关节收缩时，设置在第一关节上的驱动轮与地面接触，完成四轮机器人以及四足机器人的切换，使得该装置能够适应多地形的变化进而提升该装置的机动性。

附图说明

图1为本实用新型的主体结构示意图；

图2为本实用新型驱动器的主体结构示意图；

图3为本实用新型第一关节和第二关节组装后的主体结构示意图。

图中：1、机架；2、驱动器；20、第二舵机；21、第一舵机；22、第一关节；23、空腔；24、轮足；25、第二关节；26、驱动轮；27、第三舵机；28、内壳；29、外壳；210、同步带；211、驱动电机；212、同步轮；213、连接部。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“正面”、“上表面”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-3，本实用新型提供的一种实施例：一种具备多地形适应能力的机器人，包括机架1；所述机架1上设有用于驱动所述机架1做出相适应动作的驱动器2；所述驱动器2，包括固定在机架1 上的第一舵机21以及与所述第一舵机21转动连接的第二舵机20，所述第二舵机20的电机轴上还设有第一关节22；所述第一关节22 的另一端与设有的第二关节25转动连接，并在所述第一关节22上设有用于驱动所述第二关节25相对于所述第一关节22做出展开动作和收缩动作的第三舵机27；所述第一关节22与所述第二关节25的连接处还设有用于驱动所述机架1移动的驱动轮26。

通过第一舵机21的工作使得机架1做出轴向摆动，进而使得机架1在不同地形上行走时更稳定；通过所述第二舵机20的工作使得第一关节22相对于机架1运动，进而使得机架1的高度可以调节，当第三舵机27转动时，驱动第一关节22和第二关节25展开时，第二关节25与地面接触，当第三舵机27驱动第一关节22和第二关节 25收缩时，设置在第一关节22上的驱动轮26与地面接触，完成四轮机器人以及四足机器人的切换，使得该装置能够适应多地形的变化进而提升该装置的机动性。

通过上述技术方案，该装置相较传统的轮式或者足式机器人，本产品对二者进行了一个结合，可以在轮式与足式之间切换，适应更多的地势形态。例如在平整地面上，轮式移动更加快速、平稳，而在轮式结构难以行走的坎坷地面或是阶梯地面上，可切换至足式结构，跨越障碍，适应不平整地形，充分发挥足式行走的优势。

另外采用第一舵机21、第二舵机20以及第三舵机27，因此使得该装置控制简单、成本低廉，更适合开源，适用于教育、短距离运输等场合，也可作为简易科研平台，验证算法等等。

为了改变现有拉杆机构传动的四足机器人存在的不足，例如传动不稳定、传动精度低以及响应速度慢的问题；所述第二关节25的一端设有同步轮212，且所述同步轮212通过设有的同步带210与所述第三舵机27上的主动轮连接。由于采用同步带210与同步轮212以及第三舵机27连接，在实现动力传递的同时，使得动力传递的稳定性更高、精度更高、响应速度更快。

为了解决现有机器人轮足与地面接触面积大的问题，导致设备移动时阻力大的问题，所述第二关节25的另一端通过设有的，且为球状的轮足24与地面接触。

由于所述第一关节22与所述第二关节25的连接处还设有驱动电机211，且所述驱动轮26固定安装在所述驱动电机211的壳体上；因此与轮胎安装在足端的轮足式机器人相比，该设计在腿部运动时相对机架1的力矩更小，控制更加灵活，响应速度更快；在足式形态行走时足端与地面的接触面积更小，能够适应更加复杂多变或是障碍物更加密集的地势形态；在足式形态行走时电机轴几乎不受力，电机寿命更长。

为了降低机架1的高度，所述第一关节22，包括外壳29和内壳28，且所述外壳29与所述内壳28闭合后，形成有用于容纳所述第二关节25的空腔23。

为了便于第三舵机27的安装，所述内壳28上还设有用于与所述第二舵机20连接的连接部213，且所述第三舵机27固定在所述外壳 29上。

本实用新型的工作原理是：通过控制型号为SPT5632的第一舵机 21、第二舵机20、第三舵机27以及型号为MG513P30-8V的驱动电机211工作，既可以实现四足机器人在足式、轮式两种形态切换，使四足机器人具有多地形的适应能力与高机动性。由于同步带210与同步轮212为带传动的方式驱动第二关节25工作，提高了第二关节25的响应速度，增强了四足机器人的灵活性与鲁棒性。

当为四足形态时：驱动电机211不工作，第二关节25抬起，使轮足24接触地面，此时机器人可作为12自由度的四足机器人进行崎岖地形的行走。

第三舵机27控制第一关节22和第二关节25曲、张的角度，使得第二关节25相对第一关节22摆动；

第二舵机20控制第一关节22的曲、张角度，使得大第一关节 22相对机架1在前进方向上的摆动；

第一舵机21控制第一关节22侧摆，使得第一关节22相对机架 1的垂直方向上摆动。利用控制器，控制上述电机转动的角度以及相位和时间的关系，可以实现机器的四足行走、奔跑等步态。依据使用场景的不同，机器人可以在全膝、全肘、前膝后肘、前肘后膝等姿态之间切换。

当为四轮形态：驱动轮26接触地面，通过控制驱动电机211的转动实现机器人的前进。

由于该装置的切换形态是前膝后肘式的四足形态与四轮形态之间的切换，使得该装置在形态切换时对机器人的冲击最小。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具备多地形适应能力的机器人，其特征在于：包括机架(1)；所述机架(1)上设有用于驱动所述机架(1)做出相适应动作的驱动器(2)；

所述驱动器(2)，包括固定在机架(1)上的第一舵机(21)以及与所述第一舵机(21)转动连接的第二舵机(20)，所述第二舵机(20)的电机轴上还设有第一关节(22)；

所述第一关节(22)的另一端与设有的第二关节(25)转动连接，并在所述第一关节(22)上设有用于驱动所述第二关节(25)相对于所述第一关节(22)做出展开动作和收缩动作的第三舵机(27)；

所述第一关节(22)与所述第二关节(25)的连接处还设有用于驱动所述机架(1)移动的驱动轮(26)。

2.根据权利要求1所述的一种具备多地形适应能力的机器人，其特征在于：所述第二关节(25)的一端设有同步轮(212)，且所述同步轮(212)通过设有的同步带(210)与所述第三舵机(27)上的主动轮连接。

3.根据权利要求2所述的一种具备多地形适应能力的机器人，其特征在于：所述第二关节(25)的另一端通过设有的，且为球状的轮足(24)与地面接触。

4.根据权利要求3所述的一种具备多地形适应能力的机器人，其特征在于：所述第一关节(22)与所述第二关节(25)的连接处还设有驱动电机(211)，且所述驱动轮(26)固定安装在所述驱动电机(211)的电机轴上。

5.根据权利要求1-4中任意一权利要求所述的一种具备多地形适应能力的机器人，其特征在于：所述第一关节(22)，包括外壳(29)和内壳(28)，且所述外壳(29)与所述内壳(28)闭合后，形成有用于容纳所述第二关节(25)的空腔(23)。

6.根据权利要求5所述的一种具备多地形适应能力的机器人，其特征在于：所述内壳(28)上还设有用于与所述第二舵机(20)连接的连接部(213)，且所述第三舵机(27)固定在所述外壳(29)上。

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