[发明专利]一种可快速拆装的集成关节可变体多足机器人

说明书

一种可快速拆装的集成关节可变体多足机器人，包括躯干和支腿；若干支腿设置在躯干的底部；每条支腿包括髋关节模块、膝关节模块、踝关节模块、胫节和足端；髋关节模块的一端固定设置在躯干的底部，髋关节模块的轴线垂直于地面；髋关节模块的另一端与膝关节模块的一端连接；膝关节模块的另一端与踝关节模块的一端连接；踝关节模块的另一端连接胫节的一端，胫节的另一端连接足端；本发明提供了一种可快速拆装的集成关节可变体多足机器人，与普通机器人相比，髋关节、膝关节和踝关节采用模块化的设计并且满足互换性；通过插拔式机械连接口和电气触点接口连接各模块，可以快速拆卸、组装各模块，增加或者减少关节模块的数量满足不同自由度的要求。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种可快速拆装的集成关节可变体多足机器人。

背景技术

目前，足式机器人广泛应用于抢险救灾、野外探索、外星探索、军事、核能工业等众多领域。作为机器人的一种，足式机器人具有传统履带式机器人或轮式机器人所欠缺的优势，履带式或者轮式机器人虽然在平坦地面能达到很高的移动速度，控制也相对方便，但不能适应非结构化的自然环境。而足式机器人虽然行走速度相对较慢，但对非结构化的地面的适应能力更强，能在轮式或履带式机器人所不能到达的复杂地形上灵活移动。足式机器人能够在占地球表面绝大多数的各种非结构化环境中平稳地行走，具有非常好的应用前景。

传统的足式机器人各个关节的结构不尽相同，不仅使得零件的种类多，制造复杂，而且不易安装，互换性不好，当某关节出现故障时难以迅速维修或者更换，除此之外，还难以满足针对不同任务的客户定制化需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种可快速拆装的集成关节模块可变体多足机器人，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可快速拆装的集成关节可变体多足机器人，包括躯干和支腿；若干支腿设置在躯干的底部；

每条支腿包括髋关节模块、膝关节模块、踝关节模块、胫节和足端；髋关节模块的一端固定设置在躯干的底部，髋关节模块的轴线垂直于地面，髋关节模块能够水平方向上摆动；髋关节模块的另一端与膝关节模块的一端连接，膝关节模块的轴线平行于地面，膝关节模块能够纵向摆动；膝关节模块的另一端与踝关节模块的一端连接，踝关节模块的轴线与膝关节模块的轴线成钝角，踝关节模块能够纵向摆动；踝关节模块的另一端连接胫节的一端，胫节的另一端连接足端；

髋关节模块包括外壳、无刷直流电机、驱动器和谐波减速器；无刷直流电机轴向设置在外壳内部，驱动器设置在外壳内用于驱动无刷直流电机，无刷直流电机的输出端连接谐波减速器，谐波减速器的输出端伸出外壳；

膝关节模块和踝关节模块结构相同；膝关节模块为在基于髋关节模块和第二锥齿轮；谐波减速器的输出端上固定套设有第一锥齿轮，第二锥齿轮通过转轴设置在外壳内；第二锥齿轮大于第一锥齿轮。

进一步的，髋关节模块和膝关节模块之间通过横向机械接口连接，谐波减速器的输出端伸出外壳与横向机械接口固定连接；膝关节模块和踝关节模块之间通过纵向直管机械接口连接，纵向直管机械接口的一端固定设置有连接板，连接板与第二锥齿轮的转轴固定连接；踝关节模块和胫节之间通过纵向弯管机械接口连接，纵向弯管机械接口的一端固定设置有连接板，连接板与第二锥齿轮的转轴固定连接。

进一步的，横向机械接口、纵向直管机械接口和纵向弯管机械接口均为单侧开口的管状，且均包括锁紧环和锁止弧；三个接口的开口处的外圆上设置有截面为半圆形的圆环卡槽，圆环卡槽的外侧设置有锁紧环，锁紧环与接口外圆之间设置有一圈锁止弧。

进一步的，膝关节模块和踝关节模块靠近躯干的端部均设置有一周横截面为半圆形的圆环台；胫节为锥形的中空铝合金管，胫节靠近踝关节模块的一端的内圆上分布有横截面为半圆形的圆环台，胫节端部开设有轴向槽；环形台与圆环卡槽相匹配。