专利详情

标题一种轮腿式机器人
[标]当前申请(专利权)人南开大学 | 杭州锐沃机器人科技有限公司
申请日2023年11月12日
申请号CN202311500004.1
公开(公告)日2024年8月30日
公开(公告)号CN118560599A
授权日-
法律状态/事件公开
专利类型发明申请
发明人卢彪 | 曹海昕 | 陈万楷 | 江微杰 | 刘忠岩
受理局中国
当前申请人(专利权)地址300000 天津市南开区卫津路94号 (天津,天津,南开区)
IPC分类号B62D57/028
国民经济行业分类号C3630
代理机构杭州凯知专利代理事务所(普通合伙)
代理人马思恒
被引用专利数量-
专利价值-

摘要

本发明公开了一种轮腿式机器人,可以实现腿部结构前后摆动与内外摆动,且由于腿部结构本身具有展开或收拢的能力,从而能够实现诸如前跨、前移、侧跨、侧移、转向、轮动速进等各种腿部动作,功能全面,且适用于平地、多障碍地、单独台阶、连续台阶、单侧斜坡地等各类地形条件,适应性广。本申请的主要结构包括主机、动力源、一对展收轮腿组件及两个旋转自由度限定组件,展收轮腿组件包括四连杆机构、腿部展收关节及驱动轮组件,旋转自由度限定组件包括驱动腿部展收关节前后摆动的前后摆动关节及驱动前后摆动关节内外摆动的内外摆动关节,前后摆动关节向内摆动时,驱动轮组件靠近竖直对称面,前后摆动关节向外摆动时,驱动轮组件远离竖直对称面。

1.一种轮腿式机器人,其特征是,包括主机(1)、动力源(2)及设置在主机(1)两侧的一对展收轮腿组件,还包括两个旋转自由度限定组件(3);所述展收轮腿组件包括四连杆机构、用于驱动四连杆机构展开或收拢的腿部展收关节(5)及设于四连杆机构末端的驱动轮组件,所述展收轮腿组件与旋转自由度限定组件(3)一一对应;
所述一对展收轮腿组件沿一竖直对称面对称布置,所述主机(1)的前后方向平行于所述竖直对称面,所述驱动轮组件的前进方向平行于所述竖直对称面;
在对应的展收轮腿组件与旋转自由度限定组件(3)中:所述旋转自由度限定组件(3)包括用于驱动腿部展收关节(5)前后摆动的前后摆动关节(301)及用于驱动前后摆动关节(301)内外摆动的内外摆动关节(302),所述前后摆动关节(301)向内摆动时,驱动轮组件靠近所述竖直对称面,所述前后摆动关节(301)向外摆动时,驱动轮组件远离所述竖直对称面。
2.根据权利要求1所述的一种轮腿式机器人,其特征是,所述四连杆机构包括第一连杆(401)、第二连杆(402)、第三连杆(403)及第四连杆(404),在一个展收轮腿组件中:所述腿部展收关节(5)包括腿部关节本体及可相对所述腿部关节本体转动的展收驱动转轴,所述第一连杆(401)与腿部关节本体连接,所述第二连杆(402)一端与展收驱动转轴连接,第二连杆(402)另一端与第四连杆(404)一端铰接,第三连杆(403)一端与第一连杆(401)铰接,第三连杆(403)另一端与第四连杆(404)中部铰接。
3.根据权利要求2所述的一种轮腿式机器人,其特征是,所述第二连杆(402)与第四连杆(404)铰接处设有后扭簧(201),所述后扭簧(201)一端连接第二连杆(402),所述后扭簧(201)另一端连接第四连杆(404),所述第三连杆(403)与第四连杆(404)铰接处设有前扭簧(202),所述前扭簧(202)一端连接第三连杆(403),所述前扭簧(202)另一端连接第四连杆(404);
所述四连杆机构收拢至极限收拢位置时,后扭簧(201)被扭转并蓄能,前扭簧(202)被扭转并蓄能。
4.根据权利要求2所述的一种轮腿式机器人,其特征是,在对应的展收轮腿组件与旋转自由度限定组件(3)中:所述前后摆动关节(301)驱动腿部展收关节(5)前后摆动时,所述腿部展收关节(5)的转动中心线与展收驱动转轴的转动中心线重合,所述内外摆动关节(302)驱动前后摆动关节(301)内外摆动时,所述前后摆动关节(301)的转动中心线平行于主机(1)前后方向。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种轮腿式机器人,其特征是,所述驱动轮组件包括设置在第四连杆(404)另一端的驱动轮体(203)及设置在驱动轮体(203)上的轮毂电机(6),所述轮毂电机(6)用于驱动所述驱动轮体(203)转动。
6.根据权利要求5所述的一种轮腿式机器人,其特征是,所述轮毂电机(6)包括固定机壳(601)、转动机壳(602)、电机定子(603)、电机转子(604)及电机驱动板(605),在一个驱动轮组件中:所述固定机壳(601)与驱动轮体(203)固定,所述电机定子(603)固定在所述固定机壳(601)上,所述电机转子(604)包括转子轴(604.1)及与转子轴(604.1)连接的转子本体(604.2),所述转子本体(604.2)套设在电机定子(603)外,所述电机定子(603)内具有定子内空间,所述电机驱动板(605)位于所述定子内空间内。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种轮腿式机器人,其特征是,还包括感应模块(7),所述动力源(2)包括动力电池,所述感应模块(7)、旋转自由度限定组件(3)及动力电池沿主机(1)前后方向依次布置,所述动力电池可拆卸连接在主机(1)后侧,所述感应模块(7)设置在主机(1)前侧,所述腿部关节本体及旋转自由度限定组件(3)位于主机(1)下方。
8.根据权利要求7所述的一种轮腿式机器人,其特征是,所述前后摆动关节(301)的竖直投影与所述主机(1)的竖直投影有重合部分,所述内外摆动关节(302)的竖直投影与所述主机(1)的竖直投影有重合部分,所述展收轮腿组件通过侧向连接器(501)与前后摆动关节(301)连接,所述侧向连接器(501)包括第一连接件(501.1)及第二连接件(501.2),所述第一连接件(501.1)通过若干侧向螺栓(502)与第二连接件(501.2)固定,所述侧向螺栓(502)的竖直投影处在所述主机(1)的竖直投影范围外,所述前后摆动关节(301)驱动腿部展收关节(5)前后摆动时,所述腿部展收关节(5)的转动中心线与任一侧向螺栓(502)的轴线之间的夹角为M度,M大于或等于45,M小于或等于90;
所述第一连接件(501.1)与前后摆动关节(301)连接且第二连接件(501.2)与腿部展收关节(5)连接。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种轮腿式机器人,其特征是,所述主机(1)上设有前侧支撑轮组及后侧支撑轮组,当各四连杆机构均处在极限收拢位置时,所述前侧支撑轮组最低点、驱动轮体(203)最低点及后侧支撑轮组最低点均处在同一平面内;
所述前侧支撑轮组包括两个前万向轮(101),所述后侧支撑轮组包括两个后万向轮(102)。
10.根据权利要求1或2或3或4所述的一种轮腿式机器人,其特征是,所述展收轮腿组件还包括锁定组件,所述锁定组件包括第一锁定结构及可与所述第一锁定结构锁止固定的第二锁定结构,在一个展收轮腿组件中:所述第一锁定结构与第二锁定结构均设置在四连杆机构上,当第一锁定结构与第二锁定结构锁止固定时,四连杆机构保持在极限收拢位置。

技术领域
[0001]本发明属于机器人技术领域,尤其涉及一种轮腿式机器人。
背景技术
[0002]目前常见的地面机器人大致可分为腿足式机器人和轮式机器人两种。轮式机器人能源利用效率高,移动速度快,稳定能力强,结构简单,但是只适用于路面较好的平地,受地形的影响大,当其遇到一定高度的障碍物时就无法通过;而腿足式机器人的越障能力强,可以适应各种各样的地形,灵活性及适应性强,但腿足式机器人的移动速度慢,结构复杂,能源的利用率较低。近年来出现了将这两种形式的机器人结合起来的轮腿式机器人,不仅具有超强的地形适应能力,同时还能大大提高机器人的续航能力。
[0003]但是现有技术中的轮腿式机器人方案,大多数采用将驱动轮设置在腿足末端的方式,仍然存在一定的缺陷:因为驱动轮的尺寸较大而增加了腿足部分末端的机构体积,一定程度上影响其对于地形的适应能力;另一方面采用两个平行的腿足式方案,腿足之间在行进方向上的间隔距离(两个驱动轮之间的间隔距离)锁定,也限制了其灵活性。
发明内容
[0004]本发明提供了一种轮腿式机器人,其具有旋转自由度限定组件,可以实现腿部结构的前后摆动与内外摆动,且由于腿部结构本身具有展开或收拢的能力,从而能够实现诸如前跨、前移、侧跨、侧移、转向、轮动速进等各种腿部动作,功能全面,且适用于平地、多障碍地、单独台阶、连续台阶、单侧斜坡地等各类地形条件,适应性广。
[0005]为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0006]一种轮腿式机器人,包括主机、动力源及设置在主机两侧的一对展收轮腿组件,还包括两个旋转自由度限定组件;
[0007]所述展收轮腿组件包括四连杆机构、用于驱动四连杆机构展开或收拢的腿部展收关节及设于四连杆机构末端的驱动轮组件,所述展收轮腿组件与旋转自由度限定组件一一对应;
[0008]所述一对展收轮腿组件沿一竖直对称面对称布置,所述主机的前后方向平行于所述竖直对称面,所述驱动轮组件的前进方向平行于所述竖直对称面;
[0009]在对应的展收轮腿组件与旋转自由度限定组件中:所述旋转自由度限定组件包括用于驱动腿部展收关节前后摆动的前后摆动关节及用于驱动前后摆动关节内外摆动的内外摆动关节,所述前后摆动关节向内摆动时,驱动轮组件靠近所述竖直对称面,所述前后摆动关节向外摆动时,驱动轮组件远离所述竖直对称面。
[0010]作为优选,所述四连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆,在一个展收轮腿组件中:所述腿部展收关节包括腿部关节本体及可相对所述腿部关节本体转动的展收驱动转轴,所述第一连杆与腿部关节本体连接,所述第二连杆一端与展收驱动转轴连接,第二连杆另一端与第四连杆一端铰接,第三连杆一端与第一连杆铰接,第三连杆另一端与第四连杆中部铰接。
[0011]作为优选,所述第二连杆与第四连杆铰接处设有后扭簧,所述后扭簧一端连接第二连杆,所述后扭簧另一端连接第四连杆,所述第三连杆与第四连杆铰接处设有前扭簧,所述前扭簧一端连接第三连杆,所述前扭簧另一端连接第四连杆;
[0012]所述四连杆机构收拢至极限收拢位置时,后扭簧被扭转并蓄能,前扭簧被扭转并蓄能。
[0013]作为优选,在对应的展收轮腿组件与旋转自由度限定组件中:所述前后摆动关节驱动腿部展收关节前后摆动时,所述腿部展收关节的转动中心线与展收驱动转轴的转动中心线重合,所述内外摆动关节驱动前后摆动关节内外摆动时,所述前后摆动关节的转动中心线平行于主机前后方向。
[0014]作为优选,所述驱动轮组件包括设置在第四连杆另一端的驱动轮体及设置在驱动轮体上的轮毂电机,所述轮毂电机用于驱动所述驱动轮体转动。
[0015]作为优选,所述轮毂电机包括固定机壳、转动机壳、电机定子、电机转子及电机驱动板,在一个驱动轮组件中:所述固定机壳与驱动轮体固定,所述电机定子固定在所述固定机壳上,所述电机转子包括转子轴及与转子轴连接的转子本体,所述转子本体套设在电机定子外,所述电机定子内具有定子内空间,所述电机驱动板位于所述定子内空间内。
[0016]作为优选,还包括感应模块,所述动力源包括动力电池,所述感应模块、旋转自由度限定组件及动力电池沿主机前后方向依次布置,所述动力电池可拆卸连接在主机后侧,所述感应模块设置在主机前侧,所述腿部关节本体及旋转自由度限定组件位于主机下方。
[0017]作为优选,所述前后摆动关节的竖直投影与所述主机的竖直投影有重合部分,所述内外摆动关节的竖直投影与所述主机的竖直投影有重合部分,所述展收轮腿组件通过侧向连接器与前后摆动关节连接,所述侧向连接器包括第一连接件及第二连接件,所述第一连接件通过若干侧向螺栓与第二连接件固定,所述侧向螺栓的竖直投影处在所述主机的竖直投影范围外,所述前后摆动关节驱动腿部展收关节前后摆动时,所述腿部展收关节的转动中心线与任一侧向螺栓的轴线之间的夹角为M度,M大于或等于45,M小于或等于90;
[0018]所述第一连接件与前后摆动关节连接且第二连接件与腿部展收关节连接。
[0019]作为优选,所述主机上设有前侧支撑轮组及后侧支撑轮组,当各四连杆机构均处在极限收拢位置时,所述前侧支撑轮组最低点、驱动轮体最低点及后侧支撑轮组最低点均处在同一平面内;
[0020]所述前侧支撑轮组包括两个前万向轮,所述后侧支撑轮组包括两个后万向轮。
[0021]作为优选,所述展收轮腿组件还包括锁定组件,所述锁定组件包括第一锁定结构及可与所述第一锁定结构锁止固定的第二锁定结构,在一个展收轮腿组件中:所述第一锁定结构与第二锁定结构均设置在四连杆机构上,当第一锁定结构与第二锁定结构锁止固定时,四连杆机构保持在极限收拢位置。
[0022]本发明的有益效果是:其具有旋转自由度限定组件,可以实现腿部结构的前后摆动与内外摆动,且由于腿部结构本身具有展开或收拢的能力,从而能够实现诸如前跨、前移、侧跨、侧移、转向、轮动速进等各种腿部动作,功能全面,且适用于平地、多障碍地、单独台阶、连续台阶、单侧斜坡地等各类地形条件,适应性广;具有扭簧结构,在四连杆机构展开时,需要同时抬升主机的高度,扭簧结构的弹性势能可助力四连杆机构展开,使动作反馈更为迅速敏捷;各结构位置布置合理,整体布局、配重合理;展收轮腿组件与前后摆动关节之间通过侧向螺栓等结构进行安装,干涉少,拆装便捷;具有在特定情况下可锁止四连杆机构的结构,相应的可起到降低能耗的作用。
附图说明
[0023]图1是本发明的结构示意图;
[0024]图2是本发明的主视图;
[0025]图3是本发明的侧视图;
[0026]图4是本发明的仰视图;
[0027]图5是本发明实施例1的局部结构示意图;
[0028]图6是本发明轮毂电机处的结构示意图;
[0029]图7是本发明轮毂电机局部结构的爆炸图;
[0030]图8是本发明侧向连接器处的结构示意图;
[0031]图9是本发明四连杆机构收拢至极限收拢位置时的结构示意图;
[0032]图10是本发明实施例2中后万向轮处的局部结构示意图;
[0033]图11是本发明实施例2中前万向轮处的局部结构示意图。
[0034]附图标记:1、主机;101、前万向轮;102、后万向轮;2、动力源;201、后扭簧、;202、前扭簧;203、驱动轮体;3、旋转自由度限定组件;301、前后摆动关节;302、内外摆动关节;4、四连杆机构;401、第一连杆;402、第二连杆;402.1、锁销机构;403、第三连杆;404、第四连杆;5、腿部展收关节;501、侧向连接器;501.1、第一连接件;501.2、第二连接件;502、侧向螺栓;6、轮毂电机;601、固定机壳;602、转动机壳;603、电机定子;604、电机转子;604.1、转子轴;604.2、转子本体604.2;605、电机驱动板605;7、感应模块;801、气缸体;801.1、上负压腔801.1;801.2、下常压腔801.2;801a、常压连通孔;801b、缓冲排气孔;802、气缸内活塞;803、气缸活塞杆;804、限位体;805、供压气管;806、竖滑杆806;807、滑座;808、下顶弹簧;901、第一定触点;902、第一动触点、903、第二定触点;904、第二动触点。
具体实施方式
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0036]实施例1:
[0037]如图1至图4所示,一种轮腿式机器人,包括主机1、动力源2及设置在主机1两侧的一对展收轮腿组件,还包括两个旋转自由度限定组件3;
[0038]所述展收轮腿组件包括四连杆机构4、用于驱动四连杆机构4展开或收拢的腿部展收关节5及设于四连杆机构4末端的驱动轮组件,所述展收轮腿组件与旋转自由度限定组件3一一对应;
[0039]所述一对展收轮腿组件沿一竖直对称面对称布置,所述主机1的前后方向平行于所述竖直对称面,所述驱动轮组件的前进方向平行于所述竖直对称面;
[0040]在对应的展收轮腿组件与旋转自由度限定组件3中:所述旋转自由度限定组件3包括用于驱动腿部展收关节5前后摆动的前后摆动关节301及用于驱动前后摆动关节301内外摆动的内外摆动关节302,所述内外摆动关节302驱动前后摆动关节301向内摆动时,驱动轮组件靠近所述竖直对称面,所述内外摆动关节302驱动前后摆动关节301向外摆动时,驱动轮组件远离所述竖直对称面。
[0041]本发明的技术方案以展收轮腿组件作为机器人的腿部结构,其包含四连杆机构4、腿部展收关节5和驱动轮组件,通过四连杆机构4的展开或收拢,能让主机1高度升或降。在此基础上,旋转自由度限定组件3包括前后摆动关节301和内外摆动关节302,这两者构成两个旋转自由度,从而让腿部结构能够整体前后转动(摆动)和整体内外转动(摆动)。腿部展收关节5、前后摆动关节301和内外摆动关节302都可以是电机。
[0042]腿部结构能够整体前后转动,配合上四连杆机构4的展开和收拢,就能实现腿部结构的前跨(后跨),而两个腿部结构轮流前跨(后跨),就能实现整体的前移(后移)或连续越障,而只要前跨(后跨)时的“抬腿高度”足够,就能跨上台阶(单独台阶和连续台阶皆可)。
[0043]腿部结构能够整体内外转动,配合上四连杆机构4的展开和收拢,就能够实现腿部结构的侧跨,两个腿部结构轮流向着一个方向侧跨,就能实现整体的侧移或连续越障,而只要侧跨时的“抬腿高度”足够,就能侧向跨上台阶(单独台阶和连续台阶皆可)。
[0044]本发明要通过平地时,四连杆机构4收拢至极限收拢位置,如图9所示,主机1高度降到最低,从而整体重心降低,此时驱动轮组件工作,可以让本发明快速移动,即进入轮动速进模式(整体重心低,快速移动时的整体稳定性更有保障),当需要转弯时,两个驱动轮组件差速工作即可。本发明要通过单侧斜坡地时,让其中一个腿部结构侧向外摆,并让侧向外摆的腿部结构上的驱动轮组件接触到斜坡,另一个驱动轮组件则留在平地,此时驱动轮组件工作,本发明可以在单侧斜坡地上快速前进。此外,在平地上快速转弯时,可让外侧的腿部结构向外摆开(远离转弯中心的一侧为外侧),从而可调整整体重心,有利于保障快速过弯时的稳定性,即“压弯”。
[0045]如图1至图4所示,所述四连杆机构4包括第一连杆401、第二连杆402、第三连杆403及第四连杆404,在一个展收轮腿组件中:所述腿部展收关节5包括腿部关节本体及可相对所述腿部关节本体转动的展收驱动转轴,所述第一连杆401与腿部关节本体连接,所述第二连杆402一端与展收驱动转轴连接,第二连杆402另一端与第四连杆404一端铰接,第三连杆403一端与第一连杆401铰接,第三连杆403另一端与第四连杆404中部铰接。
[0046]如图5所示,所述第二连杆402与第四连杆404铰接处设有后扭簧201,所述后扭簧201一端连接第二连杆402,所述后扭簧201另一端连接第四连杆404,所述第三连杆403与第四连杆404铰接处设有前扭簧202,所述前扭簧202一端连接第三连杆403,所述前扭簧202另一端连接第四连杆404;
[0047]所述四连杆机构4收拢至极限收拢位置时,后扭簧201被扭转并蓄能,前扭簧202被扭转并蓄能。
[0048]如图3、图5所示,第四连杆404垂直(或接近垂直)第二连杆402、第四连杆404垂直(或接近垂直)第三连杆403时,所述后扭簧201和前扭簧202为未扭转状态。在四连杆机构4展开或收拢过程中,第四连杆404与第二连杆402、第三连杆403的夹角变化时,会扭转扭簧。具体来说,在四连杆机构4展开时,需要同时抬升主机1的高度,主机1及其上各结构的重量会增加阻力,此时可以利用前扭簧202、后扭簧201复位的弹性势能,助力四连杆机构4展开,使动作反馈更为迅速敏捷。
[0049]如图1至图4所示,在对应的展收轮腿组件与旋转自由度限定组件3中:所述前后摆动关节301驱动腿部展收关节5前后摆动时,所述腿部展收关节5的转动中心线与展收驱动转轴的转动中心线重合,所述内外摆动关节302驱动前后摆动关节301内外摆动时,所述前后摆动关节301的转动中心线平行于主机1前后方向。
[0050]如图1、图6所示,所述驱动轮组件包括设置在第四连杆404另一端的驱动轮体203及设置在驱动轮体203上的轮毂电机6,所述轮毂电机6用于驱动所述驱动轮体203转动。通过轮毂电机6带动驱动轮体203的方式,可实现“轮动速进”,即驱动轮体203转动且整体快速前进,而轮毂电机6可视为集成在驱动轮体203上的结构,有效节省了主机1附近的空间。由于主机1附近的空间十分紧张,可能需要布置动力源2、感应模块7、腿部展收关节5、前后摆动关节301、内外摆动关节302、各关节之间的连接结构、各类数据线、控制器等各种结构,因此,对于主机1附近的空间来说,“合理布局”是一大优先原则,“能省则省”也是一大优先原则。本方案中,采用轮毂电机6的形式,就符合“能省则省”原则,从而为本发明整体布局的合理性打下了基础。
[0051]如图6、图7所示,所述轮毂电机6包括固定机壳601、转动机壳602、电机定子603、电机转子604及电机驱动板605,在一个驱动轮组件中:所述固定机壳601与驱动轮体203固定,所述电机定子603固定在所述固定机壳601上,所述电机转子604包括转子轴604.1及与转子轴604.1连接的转子本体604.2,所述转子本体604.2套设在电机定子603外,所述电机定子603内具有定子内空间,所述电机驱动板605位于所述定子内空间内。
[0052]电机驱动板605(即用于控制电机的电路板、芯片结构)是用于控制轮毂电机6的重要部件,传统的轮毂电机6,电机驱动板605是外置的,这就又需要用到主机1附近的空间了,在本方案中,采用定子内置、转子外置(转子本体604.2套设在电机定子603外)的形式,让定子内多出一部分空间来(即定子内空间),以容纳电机驱动板605,从而电机驱动板605不必占用主机1附近的空间,这也为本发明整体布局的合理性做出了有效贡献。
[0053]如图1至图4所示,还包括感应模块7,所述动力源2包括动力电池,所述感应模块7、旋转自由度限定组件3及动力电池沿主机1前后方向依次布置,所述动力电池可拆卸连接在主机1后侧,所述感应模块7设置在主机1前侧,所述腿部关节本体及旋转自由度限定组件3位于主机1下方。
[0054]动力电池和感应模块7的重量相对较大,二者在主机1上“前后分置”,主机1下方空间用于布置腿部关节本体(的部分或全部)和自由度限定组件(的部分或全部),这样整体来说,主机1前、中、后都有结构,配重相对合理,且利用了有限的空间给整体做了合理的布局规划,本发明工作过程中整体的平衡性能够相对更好。此外,动力电池可拆卸,因此可方便充电等操作。
[0055]如图4、图8所示,所述前后摆动关节301的竖直投影与所述主机1的竖直投影有重合部分,所述内外摆动关节302的竖直投影与所述主机1的竖直投影有重合部分,所述展收轮腿组件通过侧向连接器501与前后摆动关节301连接,所述侧向连接器501包括第一连接件501.1及第二连接件501.2,所述第一连接件501.1通过若干侧向螺栓502与第二连接件501.2固定,所述侧向螺栓502的竖直投影处在所述主机1的竖直投影范围外,所述前后摆动关节301驱动腿部展收关节5前后摆动时,所述腿部展收关节5的转动中心线与任一侧向螺栓502的轴线之间的夹角为M度,M大于或等于45,M小于或等于90;
[0056]所述第一连接件501.1与前后摆动关节301连接且第二连接件501.2与腿部展收关节5连接,所述第一连接件501.1套设在所述第二连接件501.2上。
[0057]前文有言,由于主机1附近的空间十分紧张,可能需要布置动力源2、感应模块7、腿部展收关节5、前后摆动关节301、内外摆动关节302、各关节之间的连接结构、各类数据线、控制器等各种结构,因此,对于主机1附近的空间来说,“合理布局”是一大优先原则,“能省则省”也是一大优先原则。显然,展收轮腿组件与前后摆动关节301之间是需要连接结构的,本方案中采用的“侧向螺栓502固定”形式的连接结构,具有两大优点:一来,侧向螺栓502的竖直投影处在所述主机1的竖直投影范围外,因此不需要局部拆机,也不需要动其它结构,就能直接进行展收轮腿组件与前后摆动关节301之间的拆装、维护(即可以旋动侧向螺栓502)。否则,若采用传动的法兰连接、轴向螺栓固定(螺栓轴线平行或接近平行于驱动轮体203轴线)的方式,由于螺栓周围有内外摆动关节302、四连杆机构4、另一个展收轮腿组件的遮挡(干涉),会导致展收轮腿组件与前后摆动关节301之间的拆装需要先进行其它结构的拆卸,从而导致安装、维护的复杂程度大大提升。
[0058]如图1、图2、图3、图4、图9所示,所述主机1上设有前侧支撑轮组及后侧支撑轮组,当各四连杆机构4均处在极限收拢位置时,所述前侧支撑轮组最低点、驱动轮体203最低点及后侧支撑轮组最低点均处在同一平面内;
[0059]所述前侧支撑轮组包括两个前万向轮101,所述后侧支撑轮组包括两个后万向轮102。
[0060]本发明处在平地上时,若四连杆机构4处在极限收拢位置且驱动轮体203接触地面,则前万向轮101与后万向轮102均接触地面,此时由前万向轮101和后万向轮102参与支撑主机1等结构的重量,驱动轮组件在两侧提供驱动力,并且通过两侧驱动轮组件差速控制实现转向等操作,以实现在平地路况中的高速移动(轮动速进)模式。当需要跨越较高的台阶时,前侧支撑轮组可作为辅助支撑。
[0061]所述展收轮腿组件还包括锁定组件,所述锁定组件包括第一锁定结构及可与所述第一锁定结构锁止固定的第二锁定结构,在一个展收轮腿组件中:所述第一锁定结构与第二锁定结构均设置在四连杆机构4上,当第一锁定结构与第二锁定结构锁止固定时,四连杆机构4保持在极限收拢位置。
[0062]本发明高度降低并利用驱动组件快速移动时,若地面不是纯平,则难免会因抖动、震动而导致四连杆机构4不断动作,这就需要腿部展收关节5、前后摆动关节301不断进行调节,本方案中,锁住四连杆机构4后,只需要前后摆动关节301进行调节即可,腿部展收关节5不工作,整体相对更节能。
[0063]如图3所示,在一个展收轮腿组件中:所述第一锁定结构为设于所述第二连杆402中部的锁销机构402.18,所述第二锁定结构为设于所述第四连杆404上的锁孔,所述锁孔与所述锁销机构402.1适配,当四连杆机构4处在极限收拢位置时,所述锁销机构402.1可与锁孔互相锁定。所述锁销机构402.1可以是电磁锁销。
[0064]实施例2:
[0065]基于实施例1,如图10、图11所示,还包括地形变换保护系统,所述括地形变换保护系统包括储压气囊、两个补压缓冲结构及一个转换电路,所述储压气囊设置在感应模块7前侧,所述储压气囊上设有充压阀及供压口,当遇到无法避开的前方障碍时,储压气囊最先接触到主机1前方的障碍物,所述缓冲结构包括竖直布置的气缸体801、与气缸体801滑动密封配合的气缸内活塞802及设于气缸内活塞802上的气缸活塞杆803;
[0066]在一个补压缓冲结构中:所述气缸内活塞802将所述气缸体801内部分隔成上负压腔801.1及下常压腔801.2,所述上负压腔801.1内的气压低于一个标准大气压,实际应用中上负压腔801.1内的气压宜为0.1至0.6个大气压,这样能更好地“吸住”气缸内活塞,使其不会轻易下落,所述上负压腔801.1内设有用于限位气缸内活塞802的限位体804,所述气缸活塞杆803穿过下常压腔801.2,所述气缸活塞杆803上端连接气缸内活塞802,所述气缸体801底部设有常压连通孔801a,所述气缸体801侧壁上设有与下常压腔801.2连通的缓冲排气孔801b及与上负压腔801.1连通的抽气阀,上负压腔801.1通过供压气管805连通至供压口;
[0067]所述前侧支撑轮组通过一个轮组连接结构设置在主机1上,所述后侧支撑轮组通过另一个轮组连接结构设置在主机1上,所述轮组连接结构与补压缓冲结构一一对应,在对应的轮组连接结构与补压缓冲结构中:所述轮组连接结构包括竖滑杆806、与气缸活塞杆803下端连接的滑座807、开口于滑座807底部的滑槽及设于滑槽内的下顶弹簧808,所述竖滑杆806上端处在滑槽内,所述竖滑杆806与滑槽滑动连接,滑槽、下顶弹簧808、竖滑杆806上端由上至下依次连接;
[0068]所述转换电路包括第一定触点901、可接触第一定触点901的第一动触点902、第二定触点903、可接触第二定触点903的第二动触点904、第三动触点、可接触第三定触点的第三动触点及电磁阀,所述第一动触点902与一个轮组连接结构对应,所述第一动触点902与对应轮组连接结构中的竖滑杆806连接,所述第二动触点904与另一个轮组连接结构对应,所述第二动触点904与对应轮组连接结构中的竖滑杆806连接,所述第三动触点设置在主机1上,所述第三定触点设置在第四连杆404上,所述电磁阀设置在供压口处,当四连杆机构4处在极限收拢位置时,若本发明处在平地上且驱动轮体203接触地面,则前万向轮101与后万向轮102均接触地面,第一动触点902与第一定触点901分离,第二动触点904与第二定触点903分离,第三定触点与第三动触点接触;
[0069]所述动力源2串接在转换电路中,动力源2给转换电路供电,所述电磁阀得电常开,所述电磁阀失电常闭,所述第一定触点901处在第一动触点902下方,所述第二定触点903处在第二动触点904下方,当第一动触点902与第一定触点901接触、第二动触点904与第二定触点903接触且第三动触点与第三定触点接触时,动力源2、第一动触点902、第一定触点901、第二动触点904、第二定触点903、第三动触点、第三定触点及电磁阀依次串联且转换电路通电。
[0070]本实施例的方案中,储压气囊可由充压阀充入气体,储压气囊中的气压相对较高(不低于一个标准大气压),由于储压气囊设置在感应模块7前侧,感应模块7又是处在相对最前位置的(除储压气囊外),因此当本发明因各种因素导致即将撞上前方障碍物时,储压气囊会先接触到主机1前方的障碍物,从而有效起到缓冲功能,可对主机1上的各传感器、动力源2、各关节等贵重结构起到保护。
[0071]本发明利用驱动轮组件快速前进时,若前方地面突然出现较大的落差(大坑、大幅度下降的台阶等),且本发明未能及时减速、停止,则本发明会整体掉落一段较高的高度,而由于此时四连杆机构4本身又是处在极限收拢位置的(基本无缓冲能力),这就容易导致主机1上的各传感器、动力源2、各关节等贵重结构因大冲击而受损。本方案中,四连杆机构4未处在极限收拢位置时,第三动触点与第三定触点分离,转换电路断开,电磁阀失电常闭。当本发明轮动速进时,第三定触点与第三动触点接触,前万向轮101与后万向轮102均接触地面,第一动触点902与第一定触点901分离,第二动触点904与第二定触点903分离,转换电路断开,电磁阀失电常闭。当前方地面突然出现较大的落差且本发明未能及时减速、停止,则本发明会整体掉落一段较高的高度,在此过程中,各前万向轮101与各后万向轮102均会下移,即,在下顶弹簧808作用下,竖滑杆806小幅下移,从而当第一动触点902与第一定触点901接触、第二动触点904与第二定触点903接触,加上此时第三定触点本身就与第三动触点接触,转换电路通电,电磁阀得电常开,储压气囊内一部分气体经至供压口、供压气管805进入上负压腔801.1,气缸内活塞802、竖滑杆806下移,气缸内活塞802移动到缓冲排气孔801b位置以下(上负压腔801.1内的一部分气体经缓冲排气孔801b排出,但短时间内不影响上负压腔801.1内气体变多和气压上升),前万向轮101下端低于驱动轮组件,后万向轮102下端低于驱动轮组件,之后若本发明落地,前万向轮101、后万向轮102先触地,随后上负压腔801.1内的气体就能起到缓冲整体冲击的作用,上负压腔801.1内的一部分气体经缓冲排气孔801b快速排出,同时进行缓冲,从而可对主机1上的各传感器、动力源2、各关节等贵重结构起到保护。
[0072]以上对本发明实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。