[实用新型]一种轮腿式3‑PUU并联移动机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于并联机器人领域，具体涉及一种轮腿式3-PUU并联移动机器人。

背景技术

机器人代替人类进入各种危险复杂环境中进行操作、排险、救援等工作是机器人的重要应用领域之一。这就要求移动机器人必须具有较强的地形适应能力和高速的运动能力。

目前的轮腿式移动机器人大体上有两种结构：1）轮腿不分离。把轮子安装在腿部结构末端，用轮子充当脚或者直接将轮转变成腿使用；2）轮和腿完全分离。第一种结构是取得成果最多的，但是结构复杂，当使用单一腿结构进行行走的时候，轮式部分就变成了冗余结构，大大增加控制的难度；第二种结构相对来说，结构更加简单，控制更加简便。而第二种结构的轮腿式多采用转动副进行轮式和腿式的转换，不够稳定，不易实现。

发明内容

本实用新型为了解决现有机器人结构复杂，轮腿式转换不稳定，不易实现的问题，提供一种轮腿式3-PUU并联移动机器人。

本实用新型采用如下技术方案：

一种轮腿式3-PUU并联移动机器人，包括基底平台、动平台Ⅰ、动平台Ⅱ、支链和全向轮，所述支链包括三条内支链和三条外支链，基底平台通过内支链与动平台Ⅰ连接，通过外支链与动平台Ⅱ连接，每条支链包括连杆、虎克铰和移动副，连杆两端连接虎克铰，连杆顶端的虎克铰连接于基底平台，连杆底端的虎克铰连接于移动副，内支链的移动副在连杆的外侧，外支链的移动副在连杆的内侧，全向轮与内支链的移动副连接。

所述内、外支链的移动副为直线电机，直线电机的输出端为导杆。

所述内支链的每条支链包括两根平行并联的连杆Ⅰ、虎克铰Ⅰ和内支链移动副，内支链移动副为直线电机Ⅰ，连杆Ⅰ顶端的虎克铰Ⅰ通过虎克铰安装座Ⅰ连接于基底平台，底端的虎克铰Ⅰ通过虎克铰安装座Ⅰ连接于直线电机Ⅰ的导杆Ⅰ。

所述外支链的每条支链包括两根平行并联的连杆Ⅱ、虎克铰Ⅱ和外支链移动副，外支链移动副包括直线电机Ⅱ，连杆Ⅱ顶端的虎克铰Ⅱ通过虎克铰安装座Ⅱ连接于基底平台，底端的虎克铰Ⅱ通过虎克铰安装座Ⅱ连接于直线电机Ⅱ的导杆Ⅱ。

所述动平台Ⅰ包括圆平台Ⅰ和三条间隔120°布置的连接杆Ⅰ，连接杆Ⅰ一端与圆平台Ⅰ连接，另一端与内支链的移动副的导杆Ⅰ连接。

所述动平台Ⅱ包括圆平台Ⅱ和三条间隔120°布置的连接杆Ⅱ，连接杆Ⅱ一端与圆平台Ⅱ连接，另一端与外支链的移动副的导杆Ⅱ连接。

所述全向轮的轮轴连接在驱动电机输出端，驱动电机安装于连接支架上，连接支架设置于直线电机Ⅲ的输出端上，直线电机Ⅲ固定于内支链的直线电机Ⅰ上。

所述内、外支链在基底平台上的安装位置分别呈正三角形分布，其中外支链分别安装在基底平台的三个顶点，内支链分别安装在基底平台的三个边的中点，内、外支链在基底平台上的安装位置交叉分布。

所述全向轮由两个带有滚珠的轮间隔串接而成。

所述PUU指每条支链由一个移动副（P）和两个相邻的万向节（U）即虎克铰组成，因为一个万向节（U）可以看成由两个轴线相互垂直且相邻的转动副（R）组成。

通过在内、外支链的移动副处安装直线电机，实现内外支链交替平动，实现腿式行走；通过直线电机Ⅲ，控制万向轮的上升和下降，实现腿式和轮式的转换；通过在轮轴处安装驱动电机，实现轮式行走以及快速转向。

本实用新型的有益效果如下：

1. 机器人结构紧凑，采用并联结构，刚度高，承载能力强；

2. 通过切换机器人的轮式和腿式行走方式，能够适应复杂地面；

3. 三个全向轮均匀分布，既能实现当两个轮同时转动时朝两轮中间方向的直线行走，又能实现当三个轮同时转动时改变方向，更加灵活、快速；

4. 腿部采用对称结构，方向改变为120°的整倍数时，都能够正常运动；

5. 本实用新型的腿式结构的支链采用PUU结构，驱动数量明显减少，且容易控制。

附图说明

图1为本实用新型轮腿式3-PUU并联移动机器人整体结构示意图；

图2为本实用新型内支链结构示意图；

图3为本实用新型外支链结构示意图；

图4为本实用新型腿式行走示意图；

图5为本实用新型轮式行走示意图；

图6为本实用新型全向轮结构示意图；

图7为本实用新型基底平台结构示意图；

图8为本实用新型动平台Ⅰ结构示意图；

图9为本实用新型动平台Ⅱ结构示意图；