一種變形式輪履腿復合機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到移動機器人領域，特指一種變形式輪履腿復合機器人。
【背景技術】
[0002]眾所周知，用于火災、礦難、核泄漏等危險作業(yè)的小型地面移動機器人以其體積小、成本低、生存能力強、運動靈活等特點成為移動機器人研究領域的又一熱點。移動機器人最基本的行走方式有輪式、履帶式及腿式三種:其中輪式結構運行平穩(wěn)、高速高效，然而其越障能力、適應復雜地形的能力卻非常有限；履帶式行走裝置接地比壓小，能夠適應沙土、泥濘等松軟地形，但同時也存在轉彎性較差、速度及效率較低等缺點；腿式結構具有越障能力強、適應性好的優(yōu)點，但是其行進速度低、能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題就在于:針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種結構簡單緊湊、運動方式靈活、地形適應能力強的變形式輪履腿復合機器人。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種變形式輪履腿復合機器人，包括底盤和行進驅動機構，所述行進驅動機構包括行進動力裝置、履帶驅動輪和履帶從動輪，所述底盤上安裝有三個以上變形輪部件，所述變形輪部件包括變形輪圈和變形切換機構，所述變形輪圈包括由多個弧形輪圈片首尾鉸接相連成一個輪圈，所述輪圈的外側包裹有履帶，所述履帶用來與履帶驅動輪和履帶從動輪發(fā)生配合形成履帶驅動狀態(tài);所述變形切換機構包括兩根以上的彈簧拉伸桿及變形動力裝置，每塊所述弧形輪圈片對應與一根彈簧拉伸桿的伸縮端配合，在變形動力裝置的驅動下通過彈簧拉伸桿的伸縮令相鄰弧形輪圈片之間發(fā)生位移從而改變輪圈的形狀和行進姿態(tài)。
[0005]作為本發(fā)明的進一步改進:在所述行進動力裝置的輸出端上連接有輪架，所述變形輪圈支撐于輪架的兩長端，所述履帶驅動輪與履帶從動輪分別可轉動地裝設于輪架的兩長端上，所述變形動力裝置裝設于輪架上。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進:在所述輪架的兩短端上設置兩個履帶支撐輪。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進:所述弧形輪圈片為四塊，即包含四個中心角為90度的弧形輪圈片；四個弧形輪圈片首尾鉸接相連成一個圓形輪圈、處于相對位置的兩個鉸接點鉸接支撐于輪架的兩端，履帶包裹于圓形輪圈外、并與履帶驅動輪及履帶從動輪嚙合。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進:所述彈簧拉伸桿為兩根、且呈交叉狀設置;所述彈簧拉伸桿為單向拉伸且兩端分別鉸接支撐于處于相對位置的弧形輪圈片上、并交叉于變形輪圈的中心處。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進:還設置一變形滑塊，所述變形滑塊裝設于輪架的滑槽之內(nèi)、并與兩個彈簧拉伸桿鉸接于交叉點。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進:所述行進動力裝置包括電機座、圓輪驅動電機、履帶驅動電機、自轉同步帶輪組、公轉同步帶輪組、驅動主軸以及驅動法蘭;所述電機座固設于底盤上，所述圓輪驅動電機與履帶驅動電機均安裝于電機座上，所述驅動主軸同軸固設于履帶驅動電機輸出軸上，所述自轉同步帶輪組的輸入端同軸固設于驅動主軸上、輸出端與履帶驅動輪同軸固聯(lián)、并將履帶驅動電機輸出的動力傳遞給履帶驅動輪，機器人以履帶方式行進;所述公轉同步帶輪組的輸入端同軸固設于圓輪驅動電機輸出軸上、輸出端可轉動地套設在驅動主軸上且與驅動法蘭同軸固聯(lián)，圓輪驅動電機通過公轉同步帶輪組驅動與驅動法蘭固聯(lián)的輪架公轉。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進:所述變形動力裝置包括變形驅動電機、齒輪減速器以及絲杠，所述變形驅動電機裝設于輪架上，所述齒輪減速器的輸入端聯(lián)接變形電機輸出軸、輸出端聯(lián)接絲杠、并與所述變形滑塊上的螺紋孔配合，所述變形驅動電機用來驅動絲杠轉動、以推動連在螺母上的變形滑塊沿輪架上的滑槽滑動，令變形輪圈被輻條撐開。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明的變形式輪履腿復合式機器人，能夠根據(jù)所處地狀況不同分別以圓輪、履帶或者直腿的形式行進，既能以輪式運動模式在平坦硬路面運動，也能以履帶式運動模式在松軟地形上行走，還能夠以腿式運動模式在崎嶇不平的地形行走，能夠以合理的運動模式在不同復雜地面高效地運動。在較為平坦地形行進時，變形輪的輪圈呈圓形，圓輪驅動電機通過同步帶傳動驅動輪架帶動變形輪圈旋轉，橡膠履帶包裹在輪圈之上充當“輪胎”，機器人為輪式模式。在較為松軟的地形行進時，變形輪的輪圈呈“⑴形”，驅動輪、從動輪以及承重輪將橡膠履帶支起，形成履帶式行走裝置，履帶驅動電機通過同步帶傳動驅動驅動輪旋轉，使得整個履帶行走裝置前進。在亂石及臺階的崎嶇地形行進時，變形輪的輪圈呈“⑴形”，圓輪驅動電機通過同步帶傳動驅動輪架旋轉，整個腿式結構繞著輸入軸公轉，機器人以直腿方式行進。本發(fā)明的變形式輪履腿復合機器人方案新穎，輪、履、腿式之間相互切換方便，結構簡單，行進速度快、能耗低、機動能力強，爬坡、越障、跨溝能力強。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的車輪模式的立體結構示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的履帶模式的立體結構示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的直腿模式的立體結構示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明整體爆炸結構示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的變形輪部件結構示意圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的行進動力裝置示意圖。
[0019]圖7是本發(fā)明的變形輪圈爆炸結構示意圖。
[0020]圖8是本發(fā)明的變形輪圈圓輪模式結構示意圖。
[0021 ]圖9是本發(fā)明的變形輪圈變形過程示意圖。
[0022]圖10是本發(fā)明的變形輪圈“⑴形”結構示意圖。
[0023]圖11是本發(fā)明的輪式模式驅動原理示意圖。
[0024]圖12是本發(fā)明的履帶模式驅動原理示意圖。
[0025]圖13是本發(fā)明的直腿模式驅動原理示意圖。
[0026]圖例說明:
1、底盤;2、變形輪部件;21、行進動力裝置;211、電機座;212、圓輪驅動電機;213、履帶驅動電機;214、自轉同步帶輪組;215、公轉同步帶輪組;216、驅動主軸；217、驅動法蘭;22、輪架;23、履帶驅動輪;24、履帶從動輪;25、履帶支撐輪;26、變形動力裝置;261、變形驅動電機;262、齒輪減速器;263、絲杠;27、變形輪圈；271、弧形輪圈片；272、履帶；273、變形滑塊；274、彈簧拉伸桿。
【具體實施方式】
[0027]以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0028]如圖1?圖13所示，本發(fā)明的變形式輪履腿復合機器人，包括底盤1、三個以上裝設于底盤I上的變形輪部件2(本實例為四個)以及行進驅動機構。該行進驅動機構包括行進動力裝置21、履帶驅動輪23和履帶從動輪24。變形輪部件2包括變形輪圈27和變形切換機構，變形輪圈27包括由多個弧形輪圈片271首尾鉸接相連成一個輪圈，輪圈的外側包裹有履帶272(如橡膠履帶)，履帶272用來與履帶驅動輪23和履帶從動輪24發(fā)生配合形成履帶驅動狀態(tài);變形切換機構包括兩根以上的彈簧拉伸桿274及變形動力裝置26，每塊弧形輪圈片271對應與一根彈簧拉伸桿274的伸縮端配合，在變形動力裝置26的驅動下通過彈簧拉伸桿274的伸縮令相鄰弧形輪圈片271之間發(fā)生位移從而改變輪圈的形狀，從而形成圓輪、履帶或者直腿。這樣變形輪部件2就可根據(jù)工作地形的不同分別以圓輪、履帶或者直腿的方式行進，能夠適應各種復雜地形，具有很強的機動能力和越障能力。
[0029]參見圖5?圖7，行進動力裝置21固設于底盤I上，用于驅動機器人行進。在行進動力裝置21的輸出端上連接有輪架22，變形輪圈27支撐于輪架22的兩長端，履帶驅動輪23與履帶從動輪24分別可轉動地裝設于輪架22的兩長端上，變形動力裝置26也裝設于輪架22上。進一步，還可以在輪架22的兩短端上設置兩個履帶支撐輪25。
[0030]在具體應用實例中，弧形輪圈片271可以根據(jù)實際需要設置數(shù)量，本實例中為四塊，