[发明专利]一种基于并联式模块化结构的可重构轮足机器人

说明书

本发明公开了一种基于并联式模块化结构的可重构轮足机器人，包括：机身本体和若干个电动并联式轮足机构模块；所述机身本体具有多个周向均匀分布的连接接口，该连接结构提供可拆卸结构连接和电气连接；所述电动并联式轮足机构模块通过所述连接接口与机身本体相连；所述机器人的电动并联式轮足机构模块数量不唯一，根据机器人应用场景和功能需求增减，选取机身本体上多个位置对称或均布的连接接口接入，形成具有均衡分布轮足的机器人拓扑结构。本发明提高了轮足式机器人的承载能力，能够实现轮足机构的灵活扩展和重构组配，适应多种任务需求。

技术领域

本发明属于机器人设计领域，尤其涉及一种基于并联式模块化结构的可重构轮足机器人的新结构。

背景技术

地面移动机器人根据运动方式的不同主要包括轮式、足式和履带式，其中，轮足式机器人结合了轮式机器人运动的快速性、可靠性和高效性以及足式机器人的环境适应性，具有广泛的应用价值。基于复杂的目标功能需求，目前较为成熟的双轮足、四轮足和六轮足机器人具有多个驱动装置。代表性研究成果，如：美国波士顿动力公司(BDI)研制的Handel双轮足机器人、德国研制的BoniRob四轮足机器人和美国宇航局(NASA)研制的Athlete六轮足机器人，这些机器人的驱动装置呈串联式结构排列，足关节刚度较小，承载效率低；串联关节造成足端位置控制误差积累，影响足端控制精度与机器人运动的稳定性。同时，机器人机身结构大多针对特定任务为目标而设计产生，缺乏对其他任务的适用性，而且由于机器人结构固定，当部分结构组件发生故障时，拆换工作量大，缺乏灵活性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于并联式模块化结构的可重构轮足机器人，提高了轮足式机器人的承载能力，能够实现轮足机构的灵活扩展和重构，适应多种任务需求。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种基于并联式模块化结构的可重构轮足机器人，包括：机身本体和若干个电动并联式轮足机构模块；所述机身本体具有N个周向均匀分布的连接接口，该连接结构提供可拆卸结构连接和电气连接，N为正整数；所述电动并联式轮足机构模块通过所述连接接口与机身本体相连；所述机器人的电动并联式轮足机构模块数量不唯一，根据机器人应用场景和功能需求增减，选取机身本体上多个位置对称或均布的连接接口接入，形成具有均衡分布轮足的机器人拓扑结构。

优选地，所述机身本体俯视图呈正六边形，控制系统封装为一个整体位于机身本体中心，6组电源系统对称分布于控制系统周围；正六边形的6个侧边固连与电动并联式轮足机构模块配套的电气连接端口和快拆结构组件。

优选地，实现双轮足机器人拓扑结构时，选取正六边形中相对的两条边布置电动并联式轮足机构模块；实现三轮足机器人拓扑结构时，按顺时针选取正六边形中第1、3、5条边布置电动并联式轮足机构模块；实现四轮足机器人拓扑结构时，按顺时针选取正六边形中第1、2、4、5条边布置电动并联式轮足机构模块；实现六轮足机器人拓扑结构时，选取正六边形中每条边布置电动并联式轮足机构模块。

优选地，所述电动并联式轮足机构模块由驱动控制箱、并联式腿部驱动结构和足端驱动轮组构成；

驱动控制箱配备有与机身本体配合的电气连接接口，驱动控制箱与并联式腿部驱动结构和足端驱动轮组中的动作部件进行电连接；并联式腿部驱动结构固定在驱动控制箱底面；并联式腿部驱动结构底部连接足端驱动轮组。

优选地，所述驱动控制箱为横截面为六边形的盒体，至少一个侧面配备有与机身本体配合的连接接口；按顺序对驱动控制箱的六个侧面进行1～6的编号；单号边设置所述连接接口；当机身本体有相邻两个边安装有电动并联式轮足机构模块，则所安装的这两个电动并联式轮足机构模块上的驱动控制箱的双号边相对，且尽量贴近。

优选地，驱动控制箱六边形横截面的单号边边长相同，双号边边长相同。