1.一种轮腿变换式机器人,其特征在于:包括前后转向模块(1)、轮腿变换模块(2)、腿式结构驱动模块(3)、锁定模块(4)、车体(5)和轮(7);所述车体(5)下方设有承载板(6);所述前后转向模块(1)驱动承载板(6)转动,轮腿变换模块(2)通过锁定模块(4)安装在承载板(6)上;
所述锁定模块(4)包括插销(41)、电磁开关(42)、插销导轨(43)和转块(44),所述转块(44)位于承载板(6)的空槽内,所述插销(41)和插销导轨(43)位于所述空槽的两侧,所述电磁开关(42)驱动插销(41)沿插销导轨(43)移动进而锁定转块(44);
所述轮腿变换模块(2)包括丝杠(204)、第二转向器(201)、第二伺服电机(202)和丝杠滑台(206),所述丝杠(204)穿过转块(44)和丝杠滑台(206),丝杠(204)的上端与第二转向器(201)和第二伺服电机(202)连接,丝杠(204)的下方有带有轴承(211)的丝杠套(210);所述丝杠套(210)的下方为四边形连杆机构(9);所述承载板(6)与丝杠滑台(206)之间设有伸缩杆(205);所述轮(7)与丝杠(204)的下端的丝杠套(210)连接;
所述腿式结构驱动模块(3)包括第三伺服电机(31)、凸轮(32)和凸轮连杆(33),所述凸轮连杆(33)连接凸轮(32)的一端以及轮(7)的中心。
2.根据权利要求1所述的轮腿变换式机器人,其特征在于:所述前后转向模块(1)包括转向器(12)、第一伺服电机(11)和联轴器(13),所述转向器(12)位于承载板(6)的上方。
3.根据权利要求1所述的轮腿变换式机器人,其特征在于:所述空槽内开设有孔,所述转块(44)的两端安装有轴承,所述转块(44)通过轴承安装在承载板(6)内。
4.根据权利要求1所述的轮腿变换式机器人,其特征在于:所述四边形连杆机构(9)包括腿部连接杆(203)、上腿部连杆(207)和下腿部连杆(208),所述上腿部连杆(207)和下腿部连杆(208)通过腿部连接杆(203)连接。
5.根据权利要求1所述的轮腿变换式机器人,其特征在于:所述伸缩杆(205)的上端与承载板(6)铰接,伸缩杆(205)的下端与丝杠滑台(206)铰接。
6.根据权利要求4所述的轮腿变换式机器人,其特征在于:所述轮腿变换模块(2)的底部设有脚托(209),所述脚托(209)与所述下腿部连杆(208)连接。
7.一种轮腿变换式机器人的变换控制方法,其特征在于:由权利要求1所述的轮腿变换式机器人来实现,所述轮腿变换式机器人的变换控制方法包括以下步骤:(1)选择轮式模式,若遇障碍物则变换为腿式模式行走,轮腿变换控制方法如下:
(1.1)开启第二伺服电机(202),驱动丝杠(204)正向旋转,带动丝杠滑台(206)向下移动,上腿部连杆(207)与竖直方向夹角减小,至与承载板(6)夹角成90°时,第二伺服电机(202)关闭,脚托(209)与地面接触;
(1.2)锁定模块(4)关闭,电磁开关(42)弹出,带动插销(41)移动至离开转块(44),转块(44)解除锁定,腿部通过丝杠(204)绕转块(44)的轴线转动;
(1.3)第三伺服电机(31)开启,带动凸轮(32)转动,通过凸轮连杆(33)传递给腿部完成摆动;腿式模式完成行走;
(2)选择腿式模式越过障碍物后,变换为轮式模式行走,腿轮变换控制方法:
(2.1)第三伺服电机(31)驱动丝杠(204)与承载板(6)垂直,锁定模块(4)开启,电磁开关(42)收回,带动插销(41)移动至插销的末端伸出插销导轨(43),插销(41)的末端压住转块(44),将转块(44)锁定,腿部停止转动;
(2.2)第二伺服电机(202)驱动丝杠(204)反向旋转,带动丝杠滑台(206)向上移动,腿部连接杆(203)与承载板(6)的夹角减小至腿部连接杆(203)与承载板(6)平行时,第二伺服电机(202)关闭;轮(7)与地面接触;
其轮腿变换过程为:
式中,θ为运动状态下腿部连接杆(203)与丝杠(204)的夹角,s为丝杠滑台(206)沿丝杠的位移,d为两个上腿部连杆(207)上端铰链距离,L为腿部连接杆(203)长度;
(2.3)轮(7)内部的轮毂电机开启,驱动轮(7)转动,轮式模式完成行走。
8.根据权利要求7所述的轮腿变换式机器人的变换方法,其特征在于:步骤(1.3)中,轮腿变换越障方法如下:(1.3.1)左前腿与右后腿中腿式驱动模块的伺服电机启动,带动左前腿与右后腿发生摆动后离开地面,右前腿与左后腿处于支撑状态;
(1.3.2)左前腿与右后腿摆动完成后落地,此时右前腿与左后腿中腿式驱动模块的伺服电机启动,带动右前腿与左后腿发生摆动后离开地面;
(1.3.3)右前腿与左后腿摆动完成后落地,左前腿与右后腿继续摆动,重新执行步骤(1.3.1),以此循环。
9.根据权利要求8所述的轮腿变换式机器人的变换方法,其特征在于:步骤(1.3.1)中,左前腿与右后腿摆动同步,右前腿与左后腿摆动同步。
10.根据权利要求9所述的轮腿变换式机器人的变换方法,其特征在于:步骤(1.3.1)中,左前腿、右后腿、右前腿与左后腿摆动之间存在一个时间差,在所述时间差内,四条腿同时处于支撑状态。