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专利号: 2023104597398
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种轮腿复合移动机器人,包括车架,车架两侧设有共计四组轮腿组机构,其特征在于,轮腿组机构包括腿部机构、轮式机构和齿轮传动机构;

腿部机构包括两条腿和两根连杆,两条腿外侧分别设置支撑架,支撑架上设有可上下滑动的凸轮推杆,两凸轮推杆顶端通过横杆相连,横杆从两条腿顶部穿过;连杆一端与支撑架铰接相连,另一端铰接于对应的腿外侧中间偏上位置;

齿轮传动机构,利用凸轮驱动凸轮推杆,以使腿部机构实现抬腿、迈腿和跨步动作;

轮式机构,设置在腿部机构的两条腿之间,包括车轮和固定在车架上的气缸,气缸前端铰接有长连杆,长连杆另一端与车轮铰接相连;气缸推杆端部铰接有短连杆,短连杆另一端与车轮铰接相连;车轮上设有车轮电机,用于驱动车轮转动;

当气缸驱动车轮收起时,机器人为腿式工作模式;当气缸驱动车轮放下时,机器人为轮式工作模式;

齿轮传动机构包括安装在车架外侧的安装架,在安装架上转动安装有第二传动轴和第三传动轴,第三传动轴伸入至车架内部,在车架上还转动安装有第一传动轴;

在第一传动轴上安装有第一齿轮,在第二传动轴上安装有第二齿轮,在第三传动轴上安装有第三齿轮和第四齿轮,第一齿轮与第四齿轮相啮合,第二齿轮与第三齿轮相啮合;

第一传动轴和第二传动轴分别穿过两个支撑架,两凸轮分别固定在第一传动轴和第二传动轴上;第一传动轴通过车架内部的腿部电机驱转;四个齿轮规格型号一致,以使两凸轮具有相同的转速及转动方向。

2.根据权利要求1所述的轮腿复合移动机器人,其特征在于,车架前端设有深度相机,该深度相机用于采集机器人前端的图像。

3.根据权利要求1所述的轮腿复合移动机器人,其特征在于,两条腿底部设有脚垫。

4.根据权利要求1所述的轮腿复合移动机器人,其特征在于,车轮上设有扭矩传感器,用于采集车轮运动时的扭矩。

5.根据权利要求1所述的轮腿复合移动机器人,其特征在于,第一齿轮和第四齿轮位于车架内部。

6.根据权利要求1所述的轮腿复合移动机器人,其特征在于,车架内部设有电机支架,腿部电机固定在电机支架上。

7.根据权利要求1所述的轮腿复合移动机器人,其特征在于,凸轮推杆下端设有转轮,转轮的圆弧面与其下方的凸轮的圆弧面接触。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮腿复合移动机器人,其特征在于,还包括弹簧支撑机构,弹簧支撑机构包括固定在车架上且位于腿部机构前方的弹簧撑架,弹簧撑架上具有水平撑柱,水平撑柱上套设有弹簧并滑动设置有滑块,该滑块滑动时能够压缩弹簧;在靠近车架的支撑架的外侧铰接有曲柄,曲柄的另一端与滑块铰接相连。

9.一种如权利要求1所述的轮腿复合移动机器人的控制方法,其特征在于,包括:当机器人在平地行驶时,采用轮式工作模式,转弯采用差速转向;

当前方出现障碍物时,利用图像处理算法对深度相机采集的含障碍物的图像进行信息提取,计算出障碍物的高度H,然后与车轮半径d进行比较;

如障碍物高度H大于1/2d,则判定机器人无法跨越障碍物;利用气缸将车轮向上收起,同时腿着地,切换成腿式工作模式;待四对腿全部上到台阶上时,利用气缸将车轮放下,同时腿离地,切换回轮式工作模式;

如障碍物高度H小于1/2d,则判定机器人可跨越障碍物并继续保持轮式工作模式,当行驶到台阶处时,逐步增大电机扭矩,当扭矩传感器测得电机扭矩为额定扭矩的设定值时,若机器人仍不能跨越障碍物,则判断机器人无法跨越障碍,进而再切换成腿式工作模式来跨越障碍物。