一种用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108858120A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810765511.0(22)申请日2018.07.12(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人王军政刘冬琛汪首坤赵江波沈伟李静马立玲史大威(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人温子云仇蕾安(51)Int.Cl.B25J5/00(2006.01)B25J9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置(57)摘要本发明公开了一种用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，由倒置的并联六自由度运动结构和足端驱动轮组件组成；倒置的并联六自由度运动结构中每条电动缸均通过上虎克铰连接机器人部分机身，通过下虎克铰连接足端轮固定基座，通过对电动缸的伸缩控制驱动足端轮固定基座的六自由度运动；足端驱动轮组件中驱动电机固连在机器人机身，驱动电机通过传动组件带动减速机运动，减速机输出轴与轮胎同轴固连，弹簧阻尼器与减速机本体和足端轮固定基座绞连，构成单自由度弹簧-阻尼悬挂。使用本发明能够解决单腿在负载能力和足端动态特性上的不足。CN108858120ACN108858120A权利要求书1/1页1.一种用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，由倒置的并联六自由度运动结构和足端驱动轮组件组成；倒置的并联六自由度运动结构由上虎克铰(3)、6条电动缸(5)、下虎克铰(6)、足端轮固定基座(7)组成；6条电动缸并联布置，每条电动缸(5)均通过上虎克铰(3)连接机器人部分机身(2)，通过下虎克铰(6)连接足端轮固定基座(7)，通过对电动缸(5)的伸缩控制驱动足端轮固定基座(7)的六自由度运动；足端驱动轮组件包括驱动电机(1)、传动组件(4)、减速机(8)、弹簧阻尼器(9)和轮胎(10)；驱动电机(1)固连在机器人机身(2)，驱动电机(1)通过传动组件(4)带动减速机(8)运动，减速机(8)输出轴与轮胎(10)同轴固连，弹簧阻尼器(9)与减速机(8)本体和足端轮固定基座(7)绞连，构成单自由度弹簧-阻尼悬挂。2.如权利要求1所述的用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，6条电动缸并联布置在传动组件周围。3.如权利要求2所述的用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，足端轮固定基座(7)开有过孔，传动组件(4)穿过足端轮固定基座的过孔，与位于足端轮固定基座下方的减速机(8)的输入端相连。4.如权利要求1所述的用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，足端轮固定基座(7)中央固连导向花键的键套；所述键套套住固连于减速机8上平面的导向花键键杆。5.如权利要求1所述的用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，所述弹簧阻尼器(9)成对设计，对称排布。6.如权利要求1所述的用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，弹簧阻尼器(9)末端加装力传感器，用于测量足端受力大小，作为触地检测和足端力控制的反馈量。7.如权利要求1所述的用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，6条电动缸(5)、上虎克铰(3)、下虎克铰(6)、机器人机身(2)和足端轮固定基座(7)，构成Stewart型并联六自由度结构。8.如权利要求1所述的用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置，其特征在于，所述传动组件采用传动连杆。2CN108858120A说明书1/4页一种用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置技术领域[0001]本发明属于轮足复合式机器人领域，尤其涉及一种用于轮足机器人的并联式柔顺轮足装置。背景技术[0002]移动机器人的运动方式主要包括足式、轮式、履带式和蠕动式等，其中以足式和轮式应用最广泛。轮式运动具有较高的运动速度、稳定性和负载能力，是最为成熟的运动形式，但是其避障能力和非结构化环境中运动性能不够理想。足式运动速度和效率较低，但是其足端轨迹是一系列离散点，可利用孤立的地面支撑，因此具有很强的避障能力和地形适应性。[0003]移动机器人应用领域的迅猛扩展对其运动性能的要求日益提高，特别在无人作战平台、战地保障、残障服务、抢险救灾、资源勘探等特殊领域，要求机器人具有很好的运动速度、稳定性、负载能力和地形适应性，因此，出现了具备多种运动形式的复合式移动机器人。[0004]轮足复合式移动机器人兼具了足式和轮式的运动优势，具有优异的机动性能、越障能力以及较高的负载能力，成为了复合式移动机器人中备受关注的类型。近年来各国学者针对轮足复合式移动机器人开展了大量的研究，代表性的研究成果主要包括：巴黎第六大学研制的HYLOS、美国波士顿动力工程公司(BDI)研制的Handle、哈尔滨工业大学研制的轮足复