[实用新型]基于球面并联机构的轮腿式移动机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是一种基于球面并联机构的轮腿式移动机器人。

背景技术

可用于矿难、地震、爆炸等现场排险及救援的机器人是一直是世界各国学者研发的热点。目前很多具有特殊结构和功能机器人已被运用到救援工作中。由于灾后的救援环境复杂多变，单一运动模式的机器人并不能满足其需求。救援机器人的组成通常包括移动平台和延伸机构两个方面。移动平台主要是各类移动驱动机构，延伸机构主要是以机械臂为主的执行机构。轮式机器人在平坦地面上可高速运动，但越障能力差；腿式机器人在崎岖路面上具有较强的越障能力，但其运动效率低。轮腿式机器人是一种可重构机器人，其原理是将轮子和机械腿通过不同的方法组合在一起，使其同时具备轮式机器人和腿式机器人的优点。轮腿式机器人的运动机理是当机器人在平坦的路面移动时，机器人利用轮子快速移动，当遇到障碍时，机器人将由轮式运动方式切换为腿式运动方式，以便越过障碍。轮腿式复合移动方式兼有轮式移动的高效性和腿式移动的良好越障性能，将成为未来机器人发展的方向。

专利CN104527835B公开了一种轮腿模式可切换机器人，在车体两侧长边对称安装有四条结构完全相同的腿和四个车轮，在车体内安装有车轮电机驱动装置用于驱动四个车轮，每条腿均包括弧形连接架、大腿、小腿和脚，小腿底部安装在脚上，小腿顶部安装在大腿两部分之间，在大腿上安装有大腿驱动装置和小腿驱动装置，弧形连接架安装在车体和大腿之间，该弧形连接架由安装在车体侧边的弧形连接架电机驱动并可绕车轮旋转。该发明将轮式机器人和足式机器人结合在一起，可以根据具体情况选择不同的行走方式，提高地形的适应能力，但其足式行走属于机器人常规运动方式中的关节式移动。

专利CN101219683B公开了一种轮足两用式移动机器人，采用轮腿结合运动模式，在车体的两侧长边分别安装有四条结构相同的具有轮、足两用功能的腿，在车体内部带有两块电池，用于为车载计算机、内置摄像机及扩展插件提供能源，每条腿由大腿和小腿组成，具有两级动力输入单元，通过离合器进行轮腿模式切换，第一电机通过安装座固定在车体底板上，座把第一周固定到车体侧面上在车体内安装有内置摄像机可以作为机器人的眼睛，车载计算机作为整个机器人运动的规划控制中心，小轮为被动轮有电磁抱闸控制从动或止转。此发明虽然能提高机器人行走时对不同地形地貌的适应程度，但轮、足转换是通过转动轮子并改变轮子与机器人腿之间的相对位置来进行加以实现，此种转换模式需要的机械结构非常复杂，控制方法也很复杂，使得返修率较高。

并联机构由于具有无累积误差，精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性以及工作空间较小等优点，越来越受到科研人员的重视。

发明内容

本实用新型针对现有轮腿式机器人存在的上述问题，基于球面并联机构的特性，提供了一种基于球面并联机构的轮腿式移动机器人，将机器人腿部结构设置成两支链的球面并联机构，每条支链为RPR结构，使得腿部末端可以在其末端球面上运动，满足了腿部运动的灵活性，同时并联机构的引入大大提升了机器人的承载能力。