[发明专利]一种具有滚动运动与足式行走功能的机器人

权利要求书

1.一种具有滚动运动与足式行走功能的机器人,机械结构包括球形壳体模块（1）、足部模块、驱动模块（6）、配重模块（7）以及附加功能模块，其特征在于：所述驱动模块（6）位于球形壳体模块（1）内腔的中心，驱动模块（6）中一根主轴（62）的两端与球形壳体模块（1）的一个上半球壳体（11）固连，主轴（62）中部与所述足部模块中的四个足部模块子单元（2、3、4、5）一端分别固连，每个足部模块子单元（2、3、4、5）的另一端与球形壳体模块（1）中四个相应的下半球壳体子单元（12、13、14、15）相固连，所述配重模块（7）与驱动模块（6）中的一根转向轴（64）连接，位于球形壳体模块（1）内腔的下半球体腔内，有摄像头和传感器作为附加功能模块与驱动模块（6）固连，位于球形壳体模块（1）内腔的上半球体腔内；

在球形滚动模式下，所述足部模块呈收缩状态，使得与其相连的球形壳体模块（1）构成封闭的圆球形，球形壳体模块（1）、足部模块以及驱动模块（6）中主轴（62）的相对位置始终保持不变，通过驱动模块（6）中设有的电机（61）和舵机（63）驱动配重模块（7）摆动产生的力矩实现球体的滚动和转向；在四足行走模式下，所述足部模块向外展开形成足式运动肢体，球形壳体模块（1）的四个下半球壳体子单元（12、13、14、15）则相应地变为肢体的脚部，机器人通过四个足部模块子单元（2、3、4、5）中各关节设有舵机的相互配合实现四足行走；运动模式的切换通过控制四个足部模块子单元（2、3、4、5）的伸展与收缩来实现。

2.根据权利要求1所述的具有滚动运动与足式行走功能的机器人，其特征在于：所述球形壳体模块（1）包括空心薄壁球壳的一个所述上半球壳体（11）和四个等分下半球壳体为四份的下半球壳体子单元（12、13、14、15）。

3.根据权利要求1所述的具有滚动运动与足式行走功能的机器人，其特征在于：所述足部模块包含四组相同且独立的足部模块子单元（2、3、4、5），每个足部模块子单元（2、3、4、5）的主体结构为具有三自由度的串联式组合机构，其结构具体包括髋关节（21）、大腿关节（22）、小腿关节（23）、两个U型支架（24、25）、足部末端（26）、下半球连接件（27）、三个舵机（28、29、210）、三个舵盘（211、212、213）和三个电位器（214、215、216）；舵机（28）安装于髋关节（21）内部，U型支架（24）两端通过舵盘（211）、轴承及螺栓与舵机（28）输出轴相连，大腿关节（22）两端分别与两个U型支架（24、25）的中部固连，U型支架（25）和足部末端（26）的两端通过舵盘（212、213）、轴承及螺栓分别与安装于小腿关节（23）内部两个舵机（29、210）的输出轴相连，三个电位器（214、215、216）分别安装在三个舵盘（211、212、213）上，足部末端（26）与下半球连接件（27）之间固连。

4.根据权利要求1所述的具有滚动运动与足式行走功能的机器人，其特征在于：所述驱动模块（6）包括电机（61）、主轴（62）、舵机（63）、转向轴（64）、两个陀螺仪（65、66）、两个足部连接板（67、68）、两个法兰（69、610）、电机支架（611）、电机支撑板（612）、舵机支架（613）、舵机支撑板（614）、框架（615）、端盖（616）、四个齿轮（617-620）和四个轴承（621-624）；所述电机（61）通过电机支架（611）安装于电机支撑板（612）上，安装在电机（61）输出轴上的小齿轮（617）与安装在主轴（62）上的大齿轮（618）啮合；舵机（63）通过舵机支架（613）安装在舵机支撑板（614）上，安装在舵机（63）输出轴上的小齿轮（619）与安装在转向轴（64）上的大齿轮（620）啮合；两个陀螺仪（65、66）分别固定在主轴（62）与转向轴（64）上，两个足部连接板（67、68）和两个法兰（69、610）安装在主轴（62）上，电机支撑板（612）和舵机支撑板（614）固定于框架（615）内,主轴（62）和转向轴（64）通过四个轴承（621-624）安装于框架（615）上，端盖（616）安装于框架（615）外侧。

5.根据权利要求1所述的具有滚动运动与足式行走功能的机器人，其特征在于：所述配重模块（7）包括配重安装轴（71）、配重安装轴套（72）、两根悬挂杆（73、74）、固定杆（75）和配重框架（76）；所述配重安装轴（71）穿过转向轴（64）的中心孔与配重安装轴套（72）安装，两根悬挂杆（73、74）安装于配重安装轴（71）与配重安装轴套（72）的外侧，并通过固定杆（75）固定连接，配重框架（76）固定在两根悬挂杆（73、74）上。