[发明专利]一种轮腿结合移动机器人

说明书

(一)技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种轮腿结合移动机器人。 

(二)背景技术

移动机器人是一种具有移动功能的机器人，比一般机器人具有更大的机动性、灵活性。在代替人从事危险、恶劣和人所不及的环境作业方面，具有很大的优势。传统的移动机器人一般采用轮式、履带式、腿式等单一移动机构。与传统意义上的移动机器人相比，轮腿结合移动机器人具有更强的非结构化地形适应性，不仅可以在平坦的地面上行进，而且可以穿越野外崎岖地形。轮腿结合移动机器人在航天科考、救灾排险、军事侦察、防暴反恐等领域具有广泛的应用前景。 

(三)发明内容

本发明的目的是公开一种轮腿结合移动机器人，它可以适应非结构化环境。在平坦路面上采用轮式结构实现高速行驶；当遇到复杂路面时，通过轮式升降结构实现轮式运动模式与腿式运动模式之间的切换，通过或避开障碍物。 

本发明所提出的轮腿结合移动机器人组成和原理如下： 

它由车体框架系统、主动轮单元、从动轮单元、腿式结构单元、轮式升降结构、电源、控制系统等组成；车体框架系统采用了角铝与方形铝管支撑结构，车体底部布置有底板，采用底板与电源罩相结合的方式保护电源与控制电路板；两个前轮运动单元、两个后轮运动单元布置于车体左右两侧，四个腿式结构运动单元分别布置于车体的前后两端；前轮单元采用直流伺服电机驱动，为主动轮；后轮单元为从动轮；轮式升降结构由直流伺服电机、弹性联轴器、直齿轮、转轴、防护罩以及必要的电机支架组成；电源由两个蓄电池组成，为前轮单元、腿式结构单元、控制系统供电；控制系统采用上下两级控制方案，上位机采用DSP，下位机采用单片机。 

本发明还有其它一些特征： 

1.所述的轮腿结合移动机器人的前轮单元，其特征是采用直流伺服电机驱动，由十字联轴器、锥齿轮轴将运动传递至前车轮，车轮采用普通轮胎，整个前轮单元由两个电机支架、一个轴承座支架、两个轮支架支撑；在直流伺服电机中安装有编码器，通过控制系统构成半闭环系统。 

2.所述的轮腿结合移动机器人的后轮单元，其特征是由轮支架、套筒、车轮轴、车轮、轴端挡圈等组成，无动力源。后轮运动单元为从动轮，车轮采用普通轮胎。 

3.所述的轮腿结合移动机器人的腿式结构运动单元，其特征是由髋关节、髋部、大腿关节、大腿、小腿关节、小腿组成。 

4.所述的腿式结构运动单元，其特征是在髋关节中采用舵机驱动，由舵机支架、舵机、舵盘组成； 

5.所述的腿式结构运动单元，其特征是髋部采用U形铝板支撑，与大腿关节采用轴连接形式。 

6.所述的腿式结构运动单元，其特征是在腿关节和大腿处由大腿板、蜗轮蜗杆机构、轴承座、滚动轴承、蜗轮轴、套筒、键等组成，由直流伺服电机驱动，在其中安装有与直流伺服电机配套的编码器测速，通过控制系统构成半闭环系统。 

7.所述的腿式结构运动单元，其特征是小腿关节和小腿处由小腿板、小腿底、蜗轮蜗杆机构、轴承座、滚动轴承、蜗轮轴、套筒、键等组成，由直流伺服电机驱动，在其中安装有与直流伺服电机配套的编码器测速，通过控制系统构成半闭环系统。 

8.所述的腿式结构运动单元，其特征是小腿底采用弧形结构，与小腿板构成密闭式结构，保护小腿关节处的直流伺服电机。 

9.所述的轮腿结合移动机器人，其特征是可以采用遥控操作模式或自主运行模式运行。操作者采用遥控操作模式时，机器人转弯、加速、减速、制动、轮腿运动单元切换等指令均来自遥控器遥控信号。 

采用自主运行模式时，机器人机载控制器根据传感器(检测现场环境)发送回的信号进行分析计算，向机器人执行机构发送转弯、加速、减速、制动、轮腿运动单元切换等指令 

10.所述的轮腿结合移动机器人，其特征是在使用车轮单元运动时，通过对两个前轮运动单元中的直流伺服电机的运动控制实现转向、加速、减速、制动等功能。 

11.所述的轮腿结合移动机器人，其特征是在路况较好时，采用轮式运动时，其特征是腿式结构收放于机器人顶部。在路况不好时采用腿式结构行走，将腿式结构放下，支撑机器人，通过轮式升降结构中转轴的旋转运动，驱动轮式结构运动单元的支架，从而使四个车轮离开地面。 

12.所述的轮腿结合移动机器人，其特征是采用腿式结构行走时，通过每个腿式结构的直流伺服电机、舵机的控制实现机器人转向、加速、减速等功能。