輪足式機器人腿結構及具有該腿結構的輪足式機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人領域，具體的說，是涉及一種輪足式機器人腿結構及具有該腿結構的輪足式機器人。
【背景技術】
[0002]目前，足式機器人中的四足機器人移動性強，負載能力強，可以在復雜地形行走，在軍事運輸，礦山開采等領域具有潛在的應用前景，但速度較慢，行走穩定性有待提高。輪式機器人適合平坦地面，速度較快，其難以在復雜地形上移動。
[0003]因此，如何設計一種全新結構的機器人，使其能夠較快的在不同的路面上行走，是本領域技術人員亟需解決的問題。
[0004]中國專利申請CN 104029745 A公開了一種腿輪混合式液壓機械腿，包括大腿液壓缸、小腿液壓缸以及相對平行安裝的大腿桿板、小腿桿板、主體連接板和大腿液壓缸連接板，主體連接板與大腿液壓缸連接板的主體方形固定塊之間設有主體圓柱連接柱；兩塊主體連接板分別與兩塊大腿桿板鉸接，兩塊大腿桿板分別與兩塊小腿桿板鉸接，兩塊小腿桿板之間經小腿方形固定塊固定有平行的小腿末端桿；大腿液壓缸兩端分別鉸接在兩塊大腿桿板上部之間和兩塊大腿液壓缸連接板底部之間；小腿液壓缸兩端分別鉸接在兩塊小腿桿板中部之間和兩塊大腿桿板延伸出的側臂板上。該專利申請緩沖性能較差，行走穩定性不夠，難以適應復雜地形。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種輪足式機器人腿結構及具有該腿結構的輪足式機器人。本實用新型所提供的機器人腿結構，能夠在不同路況下較快地行走；行走穩定性強。同時，本實用新型還提供了一種具有該腿結構的機器人，機器人上安裝有清障桿，能夠清理質量較小的障礙物。
[0006]為了達成上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種輪足式機器人腿結構，包括:
[0008]一大腿，大腿的頂部與第一動力機構相連，頂部下方與外部構件鉸接形成髖關
-K-
T ；
[0009]大腿的末端安裝有輪子、驅動輪子轉動的第二動力機構以及與跖骨桿鉸接的第一彈性減震單元；
[0010]大腿末端上部還與小腿上半部分鉸接形成膝關節；
[0011]所述小腿的上端與第三動力機構連接，下端鉸接于跖骨桿上形成踝關節；
[0012]所述第一彈性減震單元包括分別與大腿和跖骨桿鉸接的套筒和滑動軸，且滑動軸上端伸入套筒中并能往復滑動，滑動軸上套有彈性件，彈性件的下端固定于滑動軸下半部分的凸臺上，上端固定于套筒上；套筒與大腿鉸接、滑動軸沿套筒上下滑動以及滑動軸下端與跖骨桿鉸接，能夠有效減緩做足式運動時，地面對整體腿結構的沖擊，提高工作穩定性，延長部件使用壽命。
[0013]通過第一、第三動力機構對大腿和小腿的反向施力，驅動跖骨桿做足式行走，或者把跖骨桿和小腿向大腿方向折疊，輪子著地，經第二動力機構驅動行走。
[0014]所述第一彈性減震單元與小腿平行設置。
[0015]所述大腿上膝關節上部鉸接有與小腿平行的第二彈性減震單元，第二彈性減震單元下端鉸接于跖骨桿上端部。
[0016]所述第一、第二彈性減震單元結構相同。
[0017]所述第一、第三動力機構分別為髖關節液壓缸和膝關節液壓缸。
[0018]所述第二動力機構包括安裝于大腿上的電機，電機輸出軸與一對嚙合的錐齒輪中的小錐齒輪固定連接，大錐齒輪安裝于傳動軸上，傳動軸另一端與輪子固定連接。
[0019]所述傳動軸分別穿過大腿和套筒中的軸承。
[0020]一種輪足式機器人，包括安裝于軀體上四個所述的輪足式機器人腿結構，其中第一動力機構一端連接于大腿的頂部，另一端連接于軀體上；大腿上部還與軀體鉸接形成髖關節；第三動力機構一端與小腿上端連接，另一端安裝于軀體上；所述軀體前端還鉸接有通過液壓缸驅動的清障單元。
[0021]所述清障單元包括與所述軀體相鉸接的左側清障桿和右側清障桿，左側清障桿還與左側清障桿液壓缸相鉸接，左側清障桿液壓缸的另一端與軀體相鉸接；所述右側清障桿還與右側清障桿液壓缸相鉸接，右側清障桿液壓缸的另一端也與軀體相鉸接。
[0022]所述左側清障桿和右側清障桿的底端均設有清障塊。
[0023]本實用新型為輪足式四足機器人，在平坦地面上為輪式運動，速度快。遇到不平整的地形轉換為足式行走。足輪的轉換可使該四足機器人適應不同地形行走。該機器人有髖關節，膝關節，踝關節。髖關節直接由液壓缸驅動，膝關節通過一近似平行四邊形的結構帶動足端的移動。踝關節是被動自由度。該機器人腿運動靈活，地面適應性強，且移動速度快，針對特殊地形變換運動姿態有利于穩定行走。
[0024]本實用新型還具有以下特點:
[0025]I)在地形較為不平的條件下，機器人的跖骨桿下端與地面接觸，4條腿足式運動，使得機器人能夠在不平地形行進；輪足式機器人腿結構仿馬腿構造，用液壓缸驅動的大腿及小腿，跖骨桿，及與小腿平行的左右兩個彈簧機構，構成腿結構。與小腿平行的兩個彈簧機構、大腿和跖骨桿共同形成兩個平行四邊形結構，自由度多，容易變形，適應性強。兩個彈簧機構不單純是單一的彈簧，還包括滑動軸、套筒，滑動軸可在套筒中滑移實現內伸或外伸，緩沖好。仿馬腿構造的輪足式機器人腿結構能適應復雜的地形。緩沖性能好，穩定性強。
[0026]2)在地形較為良好的條件下，機器人的行走輪與地面接觸，4個行走輪同步運動，使得機器人能夠在良好路況下快速行進；
[0027]3)機器人可根據不同的路況，來改變不同的行走模式，進而實現了在不同路況下的較為快速的行進。
【附圖說明】
:
[0028]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本實用新型中輪足式機器人腿結構的結構示意圖；
[0030]圖2是本實用新型中具有輪足式機器人腿結構的輪足式機器人的結構示意圖；
[0031]圖3是本實用新型中輪足式機器人采用輪式行進的狀態圖；
[0032]圖4是圖2中A-A向剖視圖；
[0033]圖5是圖2中S向示意圖；
[0034]其中:2、軀體，3、銷軸，4、銷軸，5、髖關節液壓缸，6、銷軸，7、銷軸，8、大腿桿，9、套筒，10、滑動軸，11、彈性部件，12、小腿桿，13、銷軸，14、銷軸，15、銷軸，16、跖骨桿，17、彈性部件，18、滑動軸，19、套筒，21、行走輪，22、銷軸，23、
[0035]銷軸，24、銷軸，25、膝關節液壓缸，26、第二滾動軸承，27、第一滾動軸承，28、大錐齒輪，29、小錐齒輪，30、電機，31、電機固定座，32、傳動軸，33、右側清障桿液壓缸，34、左側清障桿液壓缸，35、清障塊，36、軀體肩部，37、左側清障桿，38、右側清障桿。
【具體實施方式】
:
[0036]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0037]實施例1:一種機器人腿結構，其結構如圖1、圖4所示，包括:
[0038]軀體肩部36，該軀體肩部36具有第一鉸接節點，第一鉸接節點內設有銷軸7，第一鉸接節點的上側為第二鉸接節點，第二鉸接節點內設有銷軸4，第一鉸接節點的右側為第三鉸接節點，第三鉸接節點內設有銷軸3 ；
[0039]大腿桿8的上端通過銷軸7與軀體肩部36相鉸接，大腿桿8的頂端通過銷軸6與髖關節液壓缸5相鉸接，髖關節液壓缸5的另一端通過銷軸4與軀體肩部36相鉸接；
[0040]大腿桿8的下端通過銷軸22與小腿桿12的上端相鉸接，小腿桿12的頂端通過銷軸23與膝關節液壓缸25相鉸接，膝關節液壓缸25的另一端通過銷軸3與軀體肩部36相較接；
[0041]小腿桿12的底端通過銷軸14與跖骨桿16的上端相鉸接，跖骨桿16與小腿桿12的鉸接件(銷軸14)兩側分別鉸接有第一彈性減震單元和第二彈性減震單元，任一彈性減震單元的另一端均與大腿桿8相鉸接；
[0042]大腿桿8上還設