[发明专利]一种可收折四轮腿式越障机器人

说明书

本发明公开了一种可收折四轮腿式越障机器人，由中央机架、机械腿、控制器、传感器、激光雷达、中间连接架和多个伺服电机组成。中央机架为方框形结构，机械腿分别对称设置在中央机架的四角，机械腿一端与中央机架通过传动轴连接，机械腿另一端与驱动轮通过车轮转向架连接。伺服电机分别位于中央机架的四角，伺服电机输出轴与机械腿传动轴固连。中间连接架位于中央机架上部，激光雷达、加速度传感器固连在中间连接架上部。控制器设置在中央机架底部，控制器接收伺服电机和传感器信号，控制器发出控制指令，通过传感器对各伺服电机和驱动轮进行闭环控制。机器人结构紧凑、机身稳定性强，适用于复杂地形条件下的高速作业。

技术领域

本发明涉及机器人及自动控制技术领域，具体地说，涉及一种可收折四轮腿式越障机器人。

背景技术

自20世纪60年代开始，国内外对移动机器人开展了广泛研究。现有的轮式或履带式移动装置配备的被动悬架系统使移动机器人不能适应更为复杂崎岖的自然地形。近年来的科技发展表明，腿足式步行装置对崎岖地形有较高的适应性。但腿足式机构运动速度较慢，所需的能量消耗较大，控制也更为复杂。将腿足步行与轮式运动的特点结合起来组成轮腿复合式机器人。它具有更多的运动模式，良好的地形适应性，更高的移动速度，更强的运动平稳性，更灵活的越障能力。因此，轮腿复合式移动机器人被视为最有发展潜力的高性能移动机器人。

轮腿式机器人的应用范围广，适用于多种场合:面向事故救援、山地运输、危险环境作业的无人或半自动化工程机械；面向野外环境的军用机器人；面向外星地面构筑的工程机器人；面向城市环境的助老助残服务移动机器人；面向农业自动化的移动机器人。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种可收折四轮腿式越障机器人，该机器人具有结构紧凑、运动能力强、机身稳定性好的特点，可实现机械腿的收折存放，具有全方位行驶的能力，在非结构地形条件下可以调整机械腿的姿态控制轮地接触力，使其具有更好的着地力，提高机身的稳定性，适用于复杂地形条件下的高速作业。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是:包括中央机架、机械腿、控制器、伺服电机、加速度传感器、激光雷达和中间连接架，其特征在于所述中央机架为方框形结构，所述机械腿分别对称设置在中央机架的四角，机械腿一端与中央机架通过传动轴连接，机械腿另一端与驱动轮通过车轮转向架连接；四组伺服电机分别位于中央机架上，伺服电机输出轴与传动轴固连；所述控制器设置在中央机架底部，控制器接收伺服电机和加速度传感器信号，控制器发出控制指令，通过加速度传感器对各伺服电机和驱动轮进行闭环控制；

所述机械腿包括腿根横摆关节、腿根连杆、大腿关节、大腿连杆、膝部关节、膝部连杆、小腿关节、小腿连杆、车轮转向关节、车轮转向架、驱动轮，腿根横摆关节包括第一传动轴、第二传动轴，第一伺服电机输出轴与第一传动轴固连，第二传动轴与腿根连杆连接，第一传动轴与第二传动轴通过链条连接传动，实现腿根横摆关节的旋转轴转动，并带动腿根连杆、大腿连杆、膝部连杆、小腿连杆、车轮转向架、驱动轮在水平面的摆动；

所述大腿关节包括丝杠滑台和大腿连杆，大腿连杆分别为大腿上连杆、大腿中连杆和大腿下连杆，丝杠滑台、大腿中连杆和大腿上连杆两两铰接组成三角形结构，腿根连杆、大腿上连杆、大腿下连杆和膝部内连杆两两铰接组成平行四边形结构；其中，腿根连杆与膝部内连杆相互平行，大腿上连杆与大腿下连杆相互平行，第二伺服电机与大腿丝杠连接，带动大腿丝杠转动和丝杠滑台上下移动，并带动大腿连杆转动，实现大腿连杆、膝部连杆、小腿连杆、车轮转向架在竖直面的转动；大腿丝杠力传感器一端与第二伺服电机连接，另一端与大腿丝杠连接，大腿丝杠力传感器用于测量大腿关节力；

所述膝部关节由膝部内连杆、膝部中连杆和膝部外连杆两两铰接组成，膝部中连杆并排放置刚性弹簧，膝部关节承担缓冲作用；