[发明专利]一种轮足式机器人腿部机构及轮足式机器人

说明书

本发明公开了一种轮足式机器人腿部机构及轮足式机器人，包括：至少三个大腿杆，所有大腿杆平行且非共面设置；平行设置的髋关节和膝关节，所有大腿杆的两端分别与髋关节和膝关节转动连接，以使大腿杆可朝任意方向转动；任意两个大腿杆、两者与髋关节的连接位置的连线以及两者与膝关节的连接位置的连线形成一个平行四边形；两个大腿驱动机构，其用于驱动与之对应相连的两个大腿杆朝相互垂直的方向旋转；与膝关节相连的小腿；设于小腿远离膝关节的一端的驱动轮。该轮足式机器人腿部机构可确保大腿杆无论如何转动，均可使髋关节和膝关节在各个方向上保持平行，其机动性能好，控制难度小。

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，更具体地说，涉及一种轮足式机器人腿部机构。此外，本发明还涉及一种包括上述轮足式机器人腿部机构的轮足式机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，移动机器人在军事和民用领域具有广泛应用。现有的移动机器人包括轮式机器人、足式机器人和履带式机器人，三者各有优缺点，例如，轮式机器人和履带式机器人的移动速度快，但是地形适应能力差；而足式机器人虽然具有较强的地形适应能力，但是其能耗大，移动速度慢。而对于移动机器人来说，由于其应用场景多为非结构环境，整体环境较为复杂，因此，需要机器人具有较强的地形适应能力的同时，具有较好的机动性能，为了满足这一需求，复合式移动机器人成为科学和工程界研究和开发的对象，其中，轮足式机器人以其强大的地形适应能力、高通过能力及高机动性等，逐渐成为移动机器人发展的重要方向。

然而，现有技术中的轮足式机器人，在其腿部机构移动时，容易出现轮的转轴与地面不平行的情况，导致轮的承载能力差，机动性能差；另外，在轮足式复合运动状态下，变轮距、变高度所需控制的关节较多，控制难度较大。

综上所述，如何提供一种轮足式机器人腿部机构，以解决在轮式运动状态下的机动性能差以及在轮足式复合运动状态下的控制难度大的技术问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种轮足式机器人腿部机构，其机动性能好，控制难度小。

本发明的另一目的是提供一种包括上述轮足式机器人腿部机构的轮足式机器人，其在轮式运动状态下的机动性能好，且其在轮足式复合运动状态下的控制难度小。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轮足式机器人腿部机构，包括：

至少三个大腿杆，所有所述大腿杆平行且非共面设置；

平行设置的髋关节和膝关节，所有所述大腿杆的两端分别与所述髋关节和所述膝关节转动连接，以使所述大腿杆可朝任意方向转动；任意两个所述大腿杆、两者与所述髋关节的连接位置的连线以及两者与所述膝关节的连接位置的连线形成一个平行四边形；

两个大腿驱动机构，其用于驱动与之对应相连的两个所述大腿杆朝相互垂直的方向旋转；

与所述膝关节相连的小腿；

设于所述小腿远离所述膝关节的一端的驱动轮。

优选地，所述大腿杆的两端分别通过万向节与所述髋关节和所述膝关节对应相连。

优选地，所述万向节为十字轴式万向节，所述大腿驱动机构为可输出旋转运动的旋转驱动机构，两个所述大腿驱动机构分别与两个所述万向节的十字轴对应相连。

优选地，两个所述大腿驱动机构均设于所述髋关节，两个所述大腿驱动机构分别通过连杆机构与对应的所述十字轴相连。

优选地，所述连杆机构为平行四边形结构的连杆机构，所述连杆机构的两个相互平行的连杆分别与所述大腿驱动机构的输出轴和对应的所述十字轴铰接。