轮-腿复合并联腿机构及水下机器人.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CN105539786A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201610070877.7(22)申请日2016.02.01(71)申请人山东大学(威海)地址264209山东省威海市文化西路180号(72)发明人陈原桑董辉高军(74)专利代理机构北京恩赫律师事务所11469代理人赵文成(51)Int.Cl.B63C11/52(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称轮-腿复合并联腿机构及水下机器人(57)摘要本发明公开了一种轮-腿复合并联腿机构及水下机器人，属于机器人领域。所述轮-腿复合并联腿机构包括静平台和动平台，所述静平台和动平台之间设置有RUPU运动支链、RPRU运动支链和RUR中间运动传递支链。本发明中，位于两侧的RUPU运动支链和RPRU运动支链以及位于中间的RUR中间运动传递支链共同构成了一种新型的球面二自由度的轮-腿复合并联机构。本发明利用新型球面并联机构改变了轮的空间运动姿态，从而实现了水下机器人行走时的转向和越障的姿态调整动作。本发明具有结构简单，安装便利，控制方便，转向、越障性能好等特点。CN105539786ACN105539786A权利要求书1/1页1.一种轮-腿复合并联腿机构，其特征在于，包括静平台和动平台，其中：所述静平台为横向设置的长条形，所述动平台为方块形；所述静平台的一端和所述动平台的一端之间依次设置有第一转动副、第一万向节、第一移动副和第二万向节，从而形成RUPU运动支链，其中所述第一转动副由设置在所述静平台上的并联机构驱动电机驱动；所述静平台的另一端和所述动平台的另一端之间依次设置有第二转动副、第二移动副、第三转动副和第三万向节，从而形成RPRU运动支链，其中所述第二转动副的一端固定设置在所述静平台上；所述静平台的中部设置有第一传动轴，所述动平台的中部设置有第二传动轴，所述第一传动轴和第二传动轴之间设置有第四万向节，从而形成RUR中间运动传递支链，所述第二传动轴的末端设置有轮子。2.根据权利要求1所述的轮-腿复合并联腿机构，其特征在于，所述第二转动副的轴线沿竖向方向，所述第三转动副的轴线沿所述第二移动副的移动方向。3.根据权利要求1所述的轮-腿复合并联腿机构，其特征在于，所述动平台的长度小于所述静平台的长度。4.根据权利要求1所述的轮-腿复合并联腿机构，其特征在于，所述RUPU运动支链和RPRU运动支链均位于水平面上。5.根据权利要求1-4中任一所述的轮-腿复合并联腿机构，其特征在于，所述第一移动副采用液压缸驱动。6.根据权利要求5所述的轮-腿复合并联腿机构，其特征在于，所述第一万向节、第二万向节、第三万向节和第四万向节均包括两个正交传动铰链。7.一种水下机器人，其特征在于，包括机器人外壳，所述机器人外壳的下部设置有权利要求1-6中任一所述的轮-腿复合并联腿机构，所述机器人外壳内设置有主轴电机，所述主轴电机经差速器驱动连接所述轮-腿复合并联腿机构的第一传动轴。8.根据权利要求7所述的水下机器人，其特征在于，所述轮-腿复合并联腿机构的数量为4个，对称前后分布在所述机器人外壳的两侧，形成四足机器人。9.根据权利要求7所述的水下机器人，其特征在于，所述机器人外壳的上部设置有升降螺旋桨，所述机器人外壳的后部设置有推进螺旋桨。2CN105539786A说明书1/4页轮-腿复合并联腿机构及水下机器人技术领域[0001]本发明涉及机器人领域，特别是指一种轮-腿复合并联腿机构及具有该机构的水下机器人。背景技术[0002]地形沟壑纵横，高低不平，且存在障碍物，因此具有单一功能的移动机器人(例如轮式、腿足式和履式)也就不能够满足具有多重特征的海洋环境。轮-腿复合移动方式兼有轮式移动的高效性及腿式移动的良好越障性能，是复合式当中研究较多的一种。但遗憾的是，现有轮-腿复合移动方式只实现了轮子和腿足间功能上的简单组合，而结构上两者是完全独立的，并没有融合为一体，因此它们在不同地形条件下实现不同移动方式间的转换，一般还须增加专门的辅助机构，这样使得腿机构更加复杂且不够灵活。[0003]更为严重的是，大多数轮-腿复合式腿机构采用串联机构，这样不仅使关节驱动电机密闭封装困难，而且存在转弯半径小、自重负荷比大和姿态单调等不足之处。与一般轮-腿复合移动方式不同，并联多腿足姿态调整的轮-腿复合移动方式除了能提供轮子转动驱动外，还能根据机器人移动操纵任务需求产生其它多维方向上的轮子空间姿态调整运动，从而使海洋移动机器人能以形态各异的轮子空间姿态自适应海洋环境，这极大地提高了机器人的地形适应和避障能力。少自由度并联机构具有自由度少、刚度重量比大、运动姿态丰富、动态性能和承载能力强等优点，为此提出基于少自由度轮-腿复合式并