1.一种高灵活性的七自由度轮足机器人腿部结构,其特征在于:所述腿部结构固定连接在机器人的机架上作为轮足机器人的腿部,所述腿部结构包括足式运动系统和轮式运动系统;
所述足式运动系统包括液压系统和运动组件,所述运动组件自上而下依次包括机架连接平台、髋关节、髋关节安装组件、大腿、膝关节、小腿、踝关节、足端和连接轴承,所述髋关节具有三个自由度,所述髋关节能实现整个腿部结构的偏航运动、整个腿部结构的横摆运动和髋关节的俯仰运动;所述膝关节具有一个自由度,所述膝关节能实现膝关节的俯仰运动;所述踝关节具有两个自由度,所述踝关节能实现踝关节的俯仰运动和车轮沿着连接轴承轴线的翻转运动;所述液压系统包括髋关节液压系统、膝关节液压系统以及踝关节液压系统;
所述髋关节安装组件包括髋关节中间转轴、髋关节基座、髋关节液压驱动单元固定板和连接轴,所述髋关节中间转轴的顶端铰接在机架连接平台上,所述髋关节液压驱动单元固定板固定连接在髋关节中间转轴的顶端,所述髋关节基座借助于所述连接轴和所述髋关节中间转轴的底端连接,所述髋关节基座的底部和所述大腿上部铰接在一起;
所述髋关节液压系统包括髋关节偏航液压驱动单元、髋关节横摆液压驱动单元以及髋关节俯仰液压驱动单元,所述髋关节偏航液压驱动单元的一端铰接于所述机架连接平台上,所述髋关节偏航液压驱动单元的另一端铰接在所述髋关节液压驱动单元固定板上,所述髋关节液压驱动单元固定板通过轴键和所述髋关节中间转轴实现上下连接联动;所述髋关节偏航液压驱动单元能够带动所述髋关节中间转轴转动,从而带动整个腿部机构实现整体偏航运动,实现轮足机器人的转弯运动;所述髋关节横摆液压驱动单元的一端铰接在所述髋关节液压驱动单元固定板上,所述髋关节横摆液压驱动单元的另一端铰接在所述髋关节基座上,所述髋关节基座、所述髋关节液压驱动单元固定板和所述髋关节横摆液压驱动单元组成的结构能够将所述髋关节横摆液压驱动单元的直线往复运动转化为整个腿部机构相对于所述机架连接平台的横摆运动;所述髋关节俯仰液压驱动单元的一端铰接在所述髋关节基座上,所述髋关节俯仰液压驱动单元的另一端铰接在所述大腿的下端,所述髋关节俯仰液压驱动单元、所述大腿和所述髋关节基座组成的结构能够将髋关节俯仰液压驱动单元的直线往复运动转化为所述髋关节相对于所述机架连接平台的俯仰运动;
所述膝关节液压系统为膝关节俯仰液压驱动单元;所述大腿下端和所述小腿上端铰接形成所述膝关节俯仰运动的中心,所述膝关节俯仰液压驱动单元的一端铰接在所述大腿的上端,所述膝关节俯仰液压驱动单元的另一端铰接在所述小腿的上端,所述大腿、所述小腿和所述膝关节俯仰液压驱动单元构成的结构能够将所述膝关节俯仰 液压驱动单元的直线往复运动转化为所述膝关节相对于所述机架连接平台的俯仰运动;
所述踝关节液压系统包括踝关节俯仰液压驱动单元和车轮翻转液压驱动单元,所述小腿下部和足端上部铰接形成踝关节俯仰运动中心;所述踝关节俯仰液压驱动单元的一端铰接在所述小腿的上部,所述踝关节俯仰液压驱动单元的另一端铰接在所述足端的上部;所述小腿、所述足端和所述踝关节俯仰液压驱动单元组成的结构能够将所述踝关节俯仰液压驱动单元的直线往复运动转化为所述踝关节相对于机架连接平台的俯仰运动,从而确保机器人运动的过程中足端始终处于竖直方向;
所述足端外侧和所述连接轴承固定连接在一起,所述连接轴承铰接在轮式运动系统的轮毂轴承外圈上,能够实现所述足端外侧沿所述连接轴承轴线的转动;所述车轮翻转液压驱动单元的一端铰接在所述足端的侧面,所述车轮翻转液压驱动单元的另一端铰接在所述轮毂轴承外圈上;所述足端、所述轮毂轴承和所述车轮翻转液压驱动单元组成的结构能够将所述车轮翻转液压驱动单元的直线往复运动转化为车轮沿连接轴承轴线的翻转运动;
所述轮式运动系统包括伺服电机和动力传递机构,所述轮式运动系统具有一个自由度,从而能够实现车轮沿轴线的转动。
2.根据权利要求1所述的高灵活性的七自由度轮足机器人腿部结构,其特征在于:所述动力传递机构包括万向节、传动轴、轮毂轴承和车轮,所述伺服电机与所述足端固定连接,所述万向节的一端穿过所述足端后和所述伺服电机的输出轴连接,所述万向节的另一端与所述传动轴连接,所述传动轴内侧与所述轮毂轴承的内圈固定连接,所述传动轴外侧与所述车轮固定连接;轮式运动系统的动力经过所述伺服电机、所述万向节、所述传动轴和所述轮毂轴承传递到车轮,从而完成轮足机器人的轮式运动。
3.根据权利要求1所述的高灵活性的七自由度轮足机器人腿部结构,其特征在于:各液压驱动单元均使用阀控液压缸,所述阀控液压缸包括接头轴承、伺服缸缸杆、位移传感器杆、位移传感器固定件、伺服阀、伺服缸和管接头。
4.根据权利要求1所述的高灵活性的七自由度轮足机器人腿部结构,其特征在于:轮足机器人的整体腿部结构使用高强度钢材料。
5.根据权利要求1所述的高灵活性的七自由度轮足机器人腿部结构,其特征在于:轮足机器人的车轮胎面采用耐磨的橡胶材料和子午线胎纹。