[发明专利]自主切换动力的轮足式机器人腿部结构及轮足式机器人

说明书

本发明公开了一种自主切换动力的轮足式机器人腿部结构，包括动力切换辅助块、动力机构、大腿机构、小腿机构、轮式机构；公开了一种轮足式机器人，包括腿部结构、机器人主体结构。本发明通过两个动力源共同作用，在实现腿部整体转动的同时，还可以实现足式运动和轮式运动之间的切换，通过足式运动使机器人能在泥泞和崎岖的地形中稳定前行、跨越障碍，通过轮式运动能在平坦的路面上快速前进，轮式运动和足式运动相互配合，使机器人可以很好地适应各种复杂的工作环境，提高工作效率；相对于传统的轮足式化机器人来讲，本发明机器人的轮式运动和足式运动仅需要一个动力源提供动力，有效地降低了机器人的重量和成本。

技术领域

本发明涉及一种自主切换动力的轮足式机器人腿部结构及轮足式机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

轮足式机器人是当今机器人领域最前沿的方向之一，它兼有足式机器人和轮式机器人的优点，能在泥泞和崎岖的地形中稳定前行、跨越障碍，又能在平坦的路面上快速前进，可以很好地适应各种复杂的工作环境；其次，目前市场上绝大多数轮足式机器人都不具有动力切换的功能，足式运动和轮式运动分别用一个电机来提供动力，这样增加了机器人的重量和成本。

发明内容

本发明提供了一种自主切换动力的轮足式机器人腿部结构，通过两个动力源实现了腿部的转动，同时能实现足式运动和轮式运动之间的切换；进一步地通过该腿部结构建了轮足式机器人，从而可以以轮式和足式两种不同的运动方式进行切换行走。

本发明的技术方案是：一种自主切换动力的轮足式机器人腿部结构，包括动力切换辅助块2、动力机构3、大腿机构4、小腿机构5、轮式机构6；所述动力机构3包括两个动力源：第一动力源用于带动小腿机构5、轮式机构6随大腿机构4转动，带动大腿机构4与动力切换辅助块2接触，辅助第二动力源实现将大腿机构4带动轮式机构6的转动切换为大腿机构4带动小腿机构5的转动；第二动力源用于驱动大腿机构4带动小腿机构5的转动进行足式运动/驱动大腿机构4带动轮式机构6的转动进行轮式运动；用于驱动大腿机构4带动小腿机构5的转动进行抬升实现将大腿机构4带动小腿机构5的转动切换为大腿机构4带动轮式机构6的转动。

所述动力机构3将大腿电机7作为第一动力源，将小腿及轮式电机11作为第二动力源，大腿电机7的输出端经电机连接器10与小腿及轮式电机11连接，小腿及轮式电机11为动力输出轴12提供动力。

所述大腿机构4通过动力机构3中小腿及轮式电机11提供动力，驱动转杆上端同步带轮17转动，再通过同步带18将动力传到转杆下端同步带轮19，从而带动动力传动齿轮28转动，动力传动齿轮28用于与小腿机构5中小腿动力齿轮68啮合实现足式运动，用于与轮式机构6中轮式动力齿轮75啮合实现轮式运动；

通过动力机构3中大腿电机7提供动力，使大腿机构4沿B方向转动，进而大腿撞块24与动力切换辅助块2的接触，该接触力使转杆23沿A方向转动，实现动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68啮合，为足式运动提供动力，且通过转杆23沿A方向转动，换向杆43将力传递到换向齿轮42使换向齿轮42沿B方向转动，进而带动齿条37运动；当齿条37的伸出端受到来自小腿机构5中小腿撞块65的推力时，齿条37运动带动换向齿轮42沿A方向转动，换向杆43将力传递到转杆23使转杆23沿B方向转动，从而使动力传动齿轮28与轮式动力齿轮75啮合，为轮式运动提供动力；其中A方向为顺时针，则B方向为逆时针；或者A方向为逆时针，B方向为顺时针；

大腿机构4中的弹力系统在动力切换过程中先被压缩再恢复至原始状态，滑动板32一侧的滑动轴50先沿着滑动轨道53向下滑动再向上滑动，滑动板32另一侧的转杆限位轴52先与转杆定位孔后端30配合再与转杆定位孔前端29配合，实现动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68啮合，或者滑动板32另一侧的转杆限位轴52先与转杆定位孔前端29配合再与转杆定位孔后端30配合，实现动力传动齿轮28与轮式动力齿轮75啮合；其中转杆定位孔后端30指向转杆定位孔前端29的方向为B方向。