一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘

    技术2024-11-16  12


    本发明涉及轮腿机器人,具体而言,尤其涉及一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘。


    背景技术:

    1、随着科技的发展,机器人的应用越来越广泛,它们可以代替人类完成枯燥繁重的工作。机器人的行走机构主要包括足式行走机构、轮式行走机构和轮腿式行走机构三种。其中,轮腿式行走机构因其运动平稳、不易打滑、爬坡能力强、不易倾翻、负载能力强和不易陷入软质地面等优点从一众行走机构中脱颖而出。

    2、轮腿式行走机构通常包括底盘车架、左腿部组件、右腿部组件、左轮脚组件和右轮脚组件,底盘车架的左右两侧分别安装有左腿部组件的上端和右腿部组件的上端,左腿部组件的下端安装有左轮脚组件,右腿部组件的下端安装有右轮脚组件,左轮脚组件和右轮脚组件分别在左腿部组件和右腿部组件的带动下移动,进而实现轮腿式行走机构的移动。

    3、现有的轮腿式行走机构中,左轮脚组件在左腿部组件的带动下仅能在一条固定的左侧路径上来回移动,右轮脚组件在右腿部组件的带动下仅能在一条固定的右侧路径上来回移动,导致现有的轮腿式行走机构灵活性较低。


    技术实现思路

    1、根据上述提出的技术问题,而提供一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘。

    2、本发明采用的技术手段如下:

    3、一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,包括底盘车架,还包括左侧轮腿式行走机构和右侧轮腿式行走机构;所述左侧轮腿式行走机构包括左侧机械腿和基于麦克纳姆轮的左侧轮脚,所述左侧机械腿上设置有车架左侧安装部和左侧轮脚安装部,所述车架左侧安装部安装在底盘车架的左侧,所述左侧轮脚安装部上安装有左侧轮脚,所述左侧轮脚可在左侧机械腿的带动下在若干条互不相同的左侧路径上移动;所述右侧轮腿式行走机构包括右侧机械腿和基于麦克纳姆轮的右侧轮脚,所述右侧机械腿上设置有车架右侧安装部和右侧轮脚安装部,所述车架右侧安装部安装在底盘车架的右侧,所述右侧轮脚安装部上安装有右侧轮脚,所述右侧轮脚可在右侧机械腿的带动下在若干条互不相同的右侧路径上移动。

    4、进一步的,所述左侧机械腿包括左侧第一电机、左侧第二电机、左侧第一连杆、左侧第二连杆、左侧第三连杆和左侧第四连杆,所述左侧第一电机的输出轴上安装有左侧第一连杆的上端,所述左侧第二电机的输出轴上安装有左侧第二连杆的上端,所述左侧第三连杆的上端转动连接在左侧第一连杆的下端,所述左侧第四连杆的上端转动连接在左侧第二连杆的下端,所述左侧第三连杆的下端与左侧第四连杆的下端可转动地连接在一起;所述左侧第一电机的机壳和左侧第二电机的机壳上均设置有所述车架左侧安装部,所述左侧第一电机上的车架左侧安装部和左侧第二电机上的车架左侧安装部分别安装在底盘车架的左侧的前后两侧,所述左侧第三连杆与左侧第四连杆的连接处上设置有所述左侧轮脚安装部,所述左侧第一连杆、左侧第二连杆、左侧第三连杆、左侧第四连杆和底盘车架构成平面五连杆机构;所述右侧机械腿包括右侧第一电机、右侧第二电机、右侧第一连杆、右侧第二连杆、右侧第三连杆和右侧第四连杆,所述右侧第一电机的输出轴上安装有右侧第一连杆的上端,所述右侧第二电机的输出轴上安装有右侧第二连杆的上端,所述右侧第三连杆的上端转动连接在右侧第一连杆的下端,所述右侧第四连杆的上端转动连接在右侧第二连杆的下端,所述右侧第三连杆的下端与右侧第四连杆的下端可转动地连接在一起;所述右侧第一电机的机壳和右侧第二电机的机壳上均设置有所述车架右侧安装部,所述右侧第一电机上的车架右侧安装部和右侧第二电机上的车架右侧安装部分别安装在底盘车架的右侧的前后两侧,所述右侧第三连杆与右侧第四连杆的连接处上设置有所述右侧轮脚安装部,所述右侧第一连杆、右侧第二连杆、右侧第三连杆、右侧第四连杆和底盘车架构成平面五连杆机构。

    5、进一步的,所述底盘车架的左侧安装有左侧第一连杆转角限制件和左侧第二连杆转角限制件,所述底盘车架的右侧安装有右侧第一连杆转角限制件和右侧第二连杆转角限制件;所述左侧第一连杆转角限制件包括左侧第一连杆前限位板和左侧第一连杆后限位板,所述左侧第一连杆前限位板和左侧第一连杆后限位板分别位于所述左侧第一连杆的前后两侧,所述左侧第一连杆前限位板可与左侧第一连杆的前侧面接触,所述左侧第一连杆后限位板可与左侧第一连杆的后侧面接触;所述左侧第二连杆转角限制件包括左侧第二连杆前限位板和左侧第二连杆后限位板,所述左侧第二连杆前限位板和左侧第二连杆后限位板分别位于所述左侧第二连杆的前后两侧,所述左侧第二连杆前限位板可与左侧第二连杆的前侧面接触,所述左侧第二连杆后限位板可与左侧第二连杆的后侧面接触;所述右侧第一连杆转角限制件包括右侧第一连杆前限位板和右侧第一连杆后限位板,所述右侧第一连杆前限位板和右侧第一连杆后限位板分别位于所述右侧第一连杆的前后两侧,所述右侧第一连杆前限位板可与右侧第一连杆的前侧面接触,所述右侧第一连杆后限位板可与右侧第一连杆的后侧面接触;所述右侧第二连杆转角限制件包括右侧第二连杆前限位板和右侧第二连杆后限位板,所述右侧第二连杆前限位板和右侧第二连杆后限位板分别位于所述右侧第二连杆的前后两侧,所述右侧第二连杆前限位板可与右侧第二连杆的前侧面接触,所述右侧第二连杆后限位板可与右侧第二连杆的后侧面接触。

    6、进一步的,所述左侧机械腿包括左侧大腿驱动电机、左侧大腿连杆、左侧小腿驱动电机和左侧小腿连杆,所述左侧大腿驱动电机的输出轴上安装有左侧大腿连杆的上端,所述左侧大腿连杆的下端安装有左侧小腿驱动电机的机壳,所述左侧小腿驱动电机的输出轴上安装有左侧小腿连杆的上端;所述左侧大腿驱动电机的机壳上设置有所述车架左侧安装部,所述左侧小腿连杆的下端设置有所述左侧轮脚安装部;所述右侧机械腿包括右侧大腿驱动电机、右侧大腿连杆、右侧小腿驱动电机和右侧小腿连杆,所述右侧大腿驱动电机的输出轴上安装有右侧大腿连杆的上端,所述右侧大腿连杆的下端安装有右侧小腿驱动电机的机壳,所述右侧小腿驱动电机的输出轴上安装有右侧小腿连杆的上端;所述右侧大腿驱动电机的机壳上设置有所述车架右侧安装部,所述右侧小腿连杆的下端设置有所述右侧轮脚安装部。

    7、进一步的,所述底盘车架的左侧安装有左侧大腿连杆转角限制件,所述底盘车架的右侧安装有右侧大腿连杆转角限制件;所述左侧大腿连杆转角限制件包括左侧大腿连杆前限位板和左侧大腿连杆后限位板,所述左侧大腿连杆前限位板和左侧大腿连杆后限位板分别位于左侧大腿连杆的前后两侧,所述左侧大腿连杆前限位板可与左侧大腿连杆的前侧面接触,所述左侧大腿连杆后限位板可与左侧大腿连杆的后侧面接触;所述右侧大腿连杆转角限制件包括右侧大腿连杆前限位板和右侧大腿连杆后限位板,所述右侧大腿连杆前限位板和右侧大腿连杆后限位板分别位于右侧大腿连杆的前后两侧,所述右侧大腿连杆前限位板可与右侧大腿连杆的前侧面接触,所述右侧大腿连杆后限位板可与右侧大腿连杆的后侧面接触。

    8、进一步的,所述左侧轮脚包括左侧麦克纳姆轮驱动电机、左中麦克纳姆轮驱动电机、左侧麦克纳姆轮和左中麦克纳姆轮,所述左侧麦克纳姆轮驱动电机的机壳和左中麦克纳姆轮驱动电机的机壳均安装在左侧轮脚安装部上,所述左侧麦克纳姆轮驱动电机的输出轴的轴线和左中麦克纳姆轮驱动电机的输出轴的轴线位于同一直线上,所述左侧麦克纳姆轮同轴安装在左侧麦克纳姆轮驱动电机的输出轴上,所述左中麦克纳姆轮同轴安装在左中麦克纳姆轮驱动电机的输出轴上,所述左侧麦克纳姆轮的回转辊子的倾斜方向与左中麦克纳姆轮的回转辊子的倾斜方向相反;所述右侧轮脚包括右侧麦克纳姆轮驱动电机、右中麦克纳姆轮驱动电机、右侧麦克纳姆轮和右中麦克纳姆轮,所述右侧麦克纳姆轮驱动电机的机壳和右中麦克纳姆轮驱动电机的机壳均安装在右侧轮脚安装部上,所述右侧麦克纳姆轮驱动电机的输出轴的轴线和右中麦克纳姆轮驱动电机的输出轴的轴线位于同一直线上,所述右侧麦克纳姆轮同轴安装在右侧麦克纳姆轮驱动电机的输出轴上,所述右中麦克纳姆轮同轴安装在右中麦克纳姆轮驱动电机的输出轴上,所述右侧麦克纳姆轮的回转辊子的倾斜方向与右中麦克纳姆轮的回转辊子的倾斜方向相反;所述左中麦克纳姆轮的回转辊子的倾斜方向与右中麦克纳姆轮的回转辊子的倾斜方向相反。

    9、进一步的,所述底盘车架的左右两侧分别安装有左侧防碰撞机构和右侧防碰撞机构;所述左侧防碰撞机构包括左侧防碰撞框架和左侧防碰撞导轮,所述左侧防碰撞框架环绕在左侧轮腿式行走机构的外侧,所述左侧防碰撞框架的外侧壁上沿其周向方向可转动的安装有若干个左侧防碰撞导轮;所述右侧防碰撞机构包括右侧防碰撞框架和右侧防碰撞导轮,所述右侧防碰撞框架环绕在右侧轮腿式行走机构的外侧,所述右侧防碰撞框架的外侧壁上沿其周向方向可转动的安装有若干个右侧防碰撞导轮。

    10、进一步的,所述底盘车架的前后两侧分别安装有前侧防碰撞机构和后侧防碰撞机构;所述前侧防碰撞机构包括前侧防碰撞装甲板和前侧防碰撞导轮,所述前侧防碰撞装甲板位于底盘车架的前侧,所述前侧防碰撞导轮位于前侧防碰撞装甲板的前侧;所述后侧防碰撞机构包括后侧防碰撞装甲板和后侧防碰撞导轮,所述后侧防碰撞装甲板位于底盘车架的后侧,所述后侧防碰撞导轮位于后侧防碰撞装甲板的后侧。

    11、较现有技术相比,本发明具有以下优点:

    12、1、本发明中,左侧轮脚通过左侧机械腿安装在底盘车架的左侧,右侧轮脚通过右侧机械腿安装在底盘车架的右侧,左侧轮脚可在左侧机械腿的带动下在若干条互不相同的左侧路径上移动,右侧轮脚可在右侧机械腿的带动下在若干条互不相同的右侧路径上移动,相比于现有的倒立摆式平衡车需要倾斜车架才能够做到前进或后退,本发明可以直接改变车轮与地面接触的位置来制造倾覆力矩,轮脚惯量更小,响应更加快速,并且在前进或后退时,底盘车架依然可以保持与地面平行,具有更高的灵活性。

    13、2、本发明中,左侧机械腿和右侧机械腿均为平面五连杆机构,通过控制左侧第一电机、左侧第二电机、右侧第一电机和右侧第二电机的工作状态,左侧机械腿和右侧机械腿均可转变为凹五边形结构,从而减少本发明所占的空间,也可转变为凸五边形结构,从而提升本发明的负载能力,除此以外,平面五连杆机构还可以自动适应不同地形,起到主动悬挂的作用,甚至在驱动力矩足够时使整个装置做出跳跃动作,进一步提高其地形适应性。

    14、3、本发明中,左侧第一连杆转角限制件能够限制左侧第一连杆的转动角度,左侧第二连杆转角限制件能够限制左侧第二连杆的转动角度,左侧第一连杆转角限制件与左侧第二连杆转角限制件相互配合能够避免左侧第一连杆与左侧第二连杆发生碰撞;右侧第一连杆转角限制件能够限制右侧第一连杆的转动角度,右侧第二连杆转角限制件能够限制右侧第二连杆的转动角度,右侧第一连杆转角限制件与右侧第二连杆转角限制件相互配合能够避免右侧第一连杆与右侧第二连杆发生碰撞。

    15、4、本发明中,左侧大腿驱动电机可带动左侧大腿连杆绕车架左侧安装部旋转,使左侧大腿连杆与左侧小腿连杆的连接处可在以车架左侧安装部为圆心的圆弧上移动,左侧小腿驱动电机可带动左侧小腿连杆绕左侧大腿连杆与左侧小腿连杆的连接处旋转,使左侧轮脚可在以左侧大腿连杆与左侧小腿连杆的连接处为圆心的圆弧上移动,由于左侧大腿连杆与左侧小腿连杆的连接处的位置不固定,左侧轮脚便可在若干条互不相同且均为圆弧形的左侧路径上移动;右侧大腿驱动电机可带动右侧大腿连杆绕车架右侧安装部旋转,使右侧大腿连杆与右侧小腿连杆的连接处可在以车架右侧安装部为圆心的圆弧上移动,右侧小腿驱动电机可带动右侧小腿连杆绕右侧大腿连杆与右侧小腿连杆的连接处旋转,使右侧轮脚可在以右侧大腿连杆与右侧小腿连杆的连接处为圆心的圆弧上移动,由于右侧大腿连杆与右侧小腿连杆的连接处的位置不固定,右侧轮脚便可在若干条互不相同且均为圆弧形的右侧路径上移动。

    16、5、本发明中,左侧大腿连杆转角限制件能够限制左侧大腿连杆的转动角度,避免因左侧大腿连杆的转动角度过大,导致本发明失去平衡并倾倒;右侧大腿连杆转角限制件能够限制右侧大腿连杆的转动角度,避免因右侧大腿连杆的转动角度过大,导致本发明失去平衡并倾倒。

    17、6、本发明中,左侧防碰撞框架上的左侧防碰撞导轮能够在本发明的左侧发生碰撞时起到缓冲的作用,右侧防碰撞框架上的右侧防碰撞导轮能够在本发明的右侧发生碰撞时起到缓冲的作用,因此本发明能够避免因遭受来自左右两侧的碰撞而出现损坏的情况。

    18、7、本发明中,前侧防碰撞装甲板前的前侧防碰撞导轮能够在本发明的前侧发生碰撞时起到缓冲的作用,后侧防碰撞装甲板后的后侧防碰撞导轮能够在本发明的后侧发生碰撞时起到缓冲的作用,因此本发明能够避免因遭受来自前后两侧的碰撞而出现损坏的情况。


    技术特征:

    1.一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,包括底盘车架(2),其特征在于,还包括左侧轮腿式行走机构和右侧轮腿式行走机构;

    2.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,其特征在于,所述左侧机械腿(6)包括左侧第一电机(605)、左侧第二电机(606)、左侧第一连杆(601)、左侧第二连杆(602)、左侧第三连杆(603)和左侧第四连杆(604),所述左侧第一电机(605)的输出轴上安装有左侧第一连杆(601)的上端,所述左侧第二电机(606)的输出轴上安装有左侧第二连杆(602)的上端,所述左侧第三连杆(603)的上端转动连接在左侧第一连杆(601)的下端,所述左侧第四连杆(604)的上端转动连接在左侧第二连杆(602)的下端,所述左侧第三连杆(603)的下端与左侧第四连杆(604)的下端可转动地连接在一起;

    3.根据权利要求2所述的一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,其特征在于,所述底盘车架(2)的左侧安装有左侧第一连杆转角限制件(19)和左侧第二连杆转角限制件(20),所述底盘车架(2)的右侧安装有右侧第一连杆转角限制件(22)和右侧第二连杆转角限制件(21);

    4.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,其特征在于,所述左侧机械腿(6)包括左侧大腿驱动电机(607)、左侧大腿连杆(608)、左侧小腿驱动电机(609)和左侧小腿连杆(610),所述左侧大腿驱动电机(607)的输出轴上安装有左侧大腿连杆(608)的上端,所述左侧大腿连杆(608)的下端安装有左侧小腿驱动电机(609)的机壳,所述左侧小腿驱动电机(609)的输出轴上安装有左侧小腿连杆(610)的上端;

    5.根据权利要求4所述的一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,其特征在于,所述底盘车架(2)的左侧安装有左侧大腿连杆转角限制件,所述底盘车架(2)的右侧安装有右侧大腿连杆转角限制件;

    6.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,其特征在于,所述左侧轮脚(5)包括左侧麦克纳姆轮驱动电机(502)、左中麦克纳姆轮驱动电机(503)、左侧麦克纳姆轮(501)和左中麦克纳姆轮(504),所述左侧麦克纳姆轮驱动电机(502)的机壳和左中麦克纳姆轮驱动电机(503)的机壳均安装在左侧轮脚(5)安装部上,所述左侧麦克纳姆轮驱动电机(502)的输出轴的轴线和左中麦克纳姆轮驱动电机(503)的输出轴的轴线位于同一直线上,所述左侧麦克纳姆轮(501)同轴安装在左侧麦克纳姆轮驱动电机(502)的输出轴上,所述左中麦克纳姆轮(504)同轴安装在左中麦克纳姆轮驱动电机(503)的输出轴上,所述左侧麦克纳姆轮(501)的回转辊子的倾斜方向与左中麦克纳姆轮(504)的回转辊子的倾斜方向相反;

    7.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,其特征在于,所述底盘车架(2)的左右两侧分别安装有左侧防碰撞机构(4)和右侧防碰撞机构(8);

    8.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,其特征在于,所述底盘车架(2)的前后两侧分别安装有前侧防碰撞机构(1)和后侧防碰撞机构(7);


    技术总结
    本发明涉及一种基于麦克纳姆轮的轮腿机器人用底盘,包括底盘车架,还包括左侧轮腿式行走机构和右侧轮腿式行走机构;左侧轮腿式行走机构包括左侧机械腿和左侧轮脚,左侧机械腿上设置有车架左侧安装部和左侧轮脚安装部,车架左侧安装部安装在底盘车架的左侧,左侧轮脚安装部上安装有左侧轮脚,左侧轮脚可在若干条互不相同的左侧路径上移动;右侧轮腿式行走机构包括右侧机械腿和右侧轮脚,右侧机械腿上设置有车架右侧安装部和右侧轮脚安装部,车架右侧安装部安装在底盘车架的右侧,右侧轮脚安装部上安装有右侧轮脚,右侧轮脚可在若干条互不相同的右侧路径上移动。本发明相比于现有技术具有更高的灵活性。

    技术研发人员:徐向伟,李文聪,袁梦强,张鸿秋,姜雨杭
    受保护的技术使用者:燕山大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
    转载请注明原文地址:https://symbian.8miu.com/read-22091.html

    最新回复(0)