[发明专利]一种形态可变换四足机器人

说明书

本发明公开了一种形态可变换四足机器人，包括：机械腿、机器人躯干、模块化机械臂；所述机械腿与所述机器人躯干连接；所述模块化机械臂放置于所述机器人躯干上，卸下后与所述机械腿连接。本发明通过腿型重构可以改变四足机器人的行走模式，快速适应不同的环境，提高移动、越野能力；加入轮式移动模式可以实现四足机器人在平坦路面上的快速移动；模块化机械臂可以将四足机器人的机械腿通过接口转换为机械臂，在不额外增加机械臂的情况下提高四足机器人的操作能力。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种形态可变换四足机器人。

背景技术

轮式机器人虽然具有速度快，稳定性高的特点，但其移动范围有限，大多数的轮式机器人只能运行在室内或者平坦的公路上。随着科学技术的发展，人们对雨林、山脉、冰川等地形研究的深入，轮式机器人的缺点越来越明显。四足机器人具有更强的越野性能，可以轻松的越过沟壑、丛林、沙漠等崎岖不平的地形，相比与轮式机器人，它具有更大的移动空间，可以满足各种任务的需要，比如丛林探险、极地科考等，但是其机动性较差，移动速度较慢。此外，四足机器人可以一些人类无法完成或者具有危险性的任务，比如火星探测、核电场巡检、排爆救援等。

如图1-图5所示，四足机器人也存在多种结构的腿部构型，比如前肘后膝、前膝后膝、前肘后肘、前膝后肘以及爬行姿态等，这些不同腿部构型针在楼梯、斜坡、砂石路等不同的环境中具有不同的优势，比如爬行步态由于其较低所以它可以轻松的铜鼓砂石路，但不易完成上楼梯、爬坡等操作。

当前四足机器人在完成任务时往往需要附加一只机械手臂，通过机械手臂完成开门、抓取等操作。但是这种情况下会额外增加四足机器人的重量，降低四足机器人的负载能力，并且会影响机器人的稳定性。

当前四足机器人的膝关节大多只能采用一种构型，无法变换构型。无法灵活的适应各种复杂环境，在通过特殊路面时机器人的控制算法要求高。

四足机器人相比于轮式机器人存在一个普遍的问题就是移动速度慢，因此一些研究者就在四足机器人上安装了轮子；而当前轮子大多安装在四足机器人的膝关节或者足底，轮子位置低，重心高不适合快速移动。

发明内容

为了弥补上述现有技术的移动速度慢、操作能力差的不足，本发明提出一种形态可变换四足机器人。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

本发明提出一种形态可变换四足机器人，包括：机械腿、机器人躯干、模块化机械臂；所述机械腿与所述机器人躯干连接；所述模块化机械臂放置于所述机器人躯干上，卸下后与所述机械腿连接。

在一些实施例，所述机械腿包括：机器人足端、第一关节、第一连接臂；所述机器人足端与所述第一连接臂通过所述第一关节连接；每个所述第一关节都有电机驱动。

在一些实施例，所述机器人躯干包括：主动轮、被动轮、驱动电机、丝杠电机、机器人平台、机械臂固定卡槽、机械臂推进装置；所述主动轮上安装有所述驱动电机，与所述被动轮用于实现四足机器人的快速移动；所述机器人平台安装于所述主动轮、所述被动轮上，用于安装机械腿、模块化机械臂的平台；所述机械臂固定卡槽安装于所述机器人平台上，用于固定模块化机械臂；所述机械臂推进装置安装于所述机器人平台上，用于机械腿切换为模块化机械臂时的安装，通过丝杠电机带动模块化机械臂的前后移动。

在一些实施例，所述模块化机械臂包括：机械爪、第二连接臂、第二关节；所述机械爪为末端执行结构，与所述第二连接臂连接；每个所述第二关节都有电机驱动。

在一些实施例，所述模块化机械臂的接口包括通信插销、连接卡槽，以实现与机械腿连接。

在一些实施例，所述机械腿末端的连接装置包括通信接口、旋转插销；所述通信接口与所述模块化机械臂上的所述通信插销相连，所述旋转插销插入所述模块化机械臂的所述连接卡槽，以实现所述机械腿与所述模块化机械臂的稳定连接。