[发明专利]一种可变形的轮足运动机器人

说明书

本发明公开了一种可变形的轮足运动机器人，包括控制系统和机械系统，机械系统包括躯干、轮式运动机构和安装在躯干上的四条具有多运动自由度的腿部运动机构，轮式运动机构包括安装在机械系统后部的四个轮子和驱动至少一个轮子的驱动电机，各腿部运动机构包括串接在一起的若干舵机，各舵机的输出轴相互垂直，控制系统控制各舵机转动以调整各腿部运动机构的位姿，此通过腿部运动机构和轮式运动机构的设置，平地运动时采用轮式运动机构运动，当遭遇复杂地形时，通过调整前后的腿部运动机构位姿以实现轮式运动和足式运动间的运动模式切换，该可变形的轮足运动机器人运动灵活、环境适应能力强，此发明用于四足机器人技术领域。

技术领域

本发明涉及四足机器人技术领域，特别是涉及一种可变形的轮足运动机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，在面对恶劣环境和复杂地形时，利用运动机器人的变形功能来增强其地形适应和自主运动能力是近年发展较快的一种机器人技术。相比轮式、履带式或一般足式运动机器人，轮足可变形式机器人具有越障能力强、运动速度高的特点。

对国内外复杂环境下的移动机器人分析后发现，当前机器人的运动机构主要采用轮式机构、履带式机构、腿式机构以及它们的复合机构等形式。轮式机构移动速度很快，控制也简单，但是在越障方面表现极差；履带式机构环境适应能力很强，尤其加了摆臂之后，但是能耗大；腿式结构，由于机器人的足端与地面是点接触，对环境要求低，因而越障能力强，但是运动速度低，结构和控制都较为复杂；复合式结构，如履腿式、轮履式、轮腿式甚至轮履腿式，往往会将其各方面的优点结合起来，发挥各自最好的性能优势，应用也越来越广，但其控制有一定的复杂性。

考虑到复杂环境下作业的移动机器人系统的功能需求，急需设计一种四足可变形的轮腿运动相结合的移动机器人，搭载传感器，并能被远程控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种运动灵活、环境适应能力强的可变形的轮足运动机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可变形的轮足运动机器人，包括控制系统和机械系统，机械系统包括躯干、轮式运动机构和安装在躯干上的四条具有多运动自由度的腿部运动机构，轮式运动机构包括安装在机械系统后部的四个轮子和驱动至少一个轮子的驱动电机，各腿部运动机构包括串接在一起的若干舵机，各舵机的输出轴相互垂直，控制系统控制各舵机转动以调整各腿部运动机构位姿以实现轮式运动和足式运动间的运动模式切换。

作为上述技术方案的进一步改进，各腿部运动机构包括依次串接固定在一起的第一舵机、第一舵机支架、第二舵机支架、第二舵机、第三舵机和第三舵机支架，第一舵机前后摆动方向安装，第二舵机左右摆动方向安装，第三舵机前后摆动方向安装。

作为上述技术方案的进一步改进，四个轮子分别安装在躯干后部的两条腿部运动机构的上下两端。

作为上述技术方案的进一步改进，驱动电机有两个，还设置有安装两驱动电机在躯干后部左右两侧的两电机支架，两轮子分别与两驱动电机传动连接，另外两轮子分别转动连接在后部的两第三舵机支架上。

作为上述技术方案的进一步改进，各第三舵机支架的底端设置有防滑垫。

作为上述技术方案的进一步改进，躯干为由3D打印制作而成的方形板，躯干的前后两侧中部均开设有U形切口，各腿部运动机构固定连接在躯干的四个边角处。

作为上述技术方案的进一步改进，控制系统包括主芯片、电源模块、WIFI模块、舵机控制端口、直流电机控制端口、USART、电源输出模块、传感器模块、直流电机驱动器和程序下载模块。

作为上述技术方案的进一步改进，控制系统基于ARM开发，传感器模块包括摄像头和姿态传感器。