本发明属于机器人，具体涉及一种能够实现双臂拼接的轮足机器人。
背景技术：
1、如何既保持非结构化地形下的越障能力，又不牺牲结构化地形下的通过速度是机器人的发展方向之一。轮式机器人技术成熟、可靠性高、能耗也较低，在结构化地形下具备可高速通过和低能耗的特性，但越障能力较差，无法适应非结构化的应用场景。虽然先进的足式机器人能够在复杂环境中灵活运动，但是这类机器人在常规地形的能源利用率和平均速度均远低于轮式机器人，具有显著的缺陷。轮足机器人结合了足式机器人越障能力强和轮式机器人运动效率高的优点，可以在危险或繁重的工作中更好地协助人类，同时也能作为一款出色的智能无人设备走进人们的生活。
2、受制于目前的硬件设备，为了减少能耗以及自重，机器人的关节电机在维持机器人的自身运动同时，额外的负载能力普遍较弱，机器人自身的电量也无法在负载的情况下续航持久。在非结构化的地形中，受到系统本身不稳定的影响，双轮足机器人适应环境的能力较弱，无法较好地对抗崎岖地形中的扰动冲击。
3、现有的轮足机器人大多数为双轮足机器人和四轮足机器人，且每一款机器人彼此相互独立，作为单体执行各种任务。对于环境复杂的非结构化的地形，双轮足机器人难以抵抗来自外部的冲击，而在空间有限、狭窄拥挤的环境中，以四轮足机器人为代表的多轮足机器人则无法正常行动。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，能够实现同款轮足机器人的自由拼接，增强了轮足机器人的环境适应能力与整体负载能力。
2、本发明是通过下述技术方案实现的：
3、一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，包括：机身、两个对称安装于机身两侧的腿部、两个对称安装于机身前端的三自由度机械臂及安装在机械臂上的拼接结构；
4、每个所述机械臂均包括大臂部和小臂部；大臂部的一端铰接于所述机身的前端，大臂部的另一端与小臂部的顶端铰接；
5、所述拼接结构包括：两个吸附铁、两个电磁铁和一个电子开关；
6、两个所述吸附铁分别位于两个机械臂的大臂部和小臂部的铰接处，且每个吸附铁均安装在小臂部的顶端；
7、两个所述电磁铁和一个电子开关均安装在所述机身尾部；电子开关位于两个电磁铁中间；电子开关用于控制电磁铁的通断；当小臂部配合大臂部摆动到指定位置时，吸附铁可与其它机器人的机身尾部的电磁铁相吸，从而首尾拼接成多体机器人。
8、进一步的，位于小臂部顶端的两个吸附铁之间的间距与位于机身尾部的两个电磁铁之间的间距相等。
9、进一步的，每个所述机械臂还包括：偏航关节及机械臂偏航驱动电机；
10、所述大臂部包括：大臂支架、大臂驱动电机；
11、所述小臂部包括：小臂支架、软体抓球及小臂驱动电机；
12、所述机械臂偏航驱动电机固定在机身的前端；偏航关节与机械臂偏航驱动电机的输出轴连接；
13、所述大臂驱动电机安装在所述偏航关节上，且大臂驱动电机的输出轴与机械臂偏航驱动电机的输出轴轴线垂直；
14、所述大臂支架的一端与大臂驱动电机的输出轴连接，大臂支架的另一端安装有小臂驱动电机；且大臂驱动电机的输出轴与小臂驱动电机的输出轴轴线平行；
15、所述小臂支架的一端与小臂驱动电机的输出轴连接，小臂支架另一端设有软体抓球，软体抓球用于辅助夹持抓取的物品；
16、最终使得大臂部铰接于所述机身的前端，大臂部与小臂部铰接；实现每个机械臂三个自由度的运动，即机械臂偏航驱动电机用于驱动机械臂整体发生沿垂直于机身方向的转动；大臂驱动电机用于驱动大臂部发生相对机身的俯仰运动，小臂驱动电机用于驱动小臂部发生相对大臂部的俯仰运动。
17、进一步的，每个所述腿部均包括：大腿部、小腿部、两个腿部驱动电机、轮毂电机及行走轮；
18、所述大腿部的顶端通过大腿轴铰接于所述机身的髋关节处；所述小腿部的顶端通过小腿轴铰接于大腿部的底端；小腿部的足端安装有行走轮；
19、一个腿部驱动电机安装在机身上，且该腿部驱动电机的输出轴与大腿轴同轴固定连接，用于驱动大腿部相对机身的转动；另一个腿部驱动电机安装在大腿部的底端，且该腿部驱动电机的输出轴与小腿轴同轴固定连接，用于驱动小腿部相对大腿部的转动；
20、所述轮毂电机安装在小腿部的足端，且轮毂电机的输出轴与行走轮同轴固定连接，用于驱动行走轮转动。
21、进一步的，两个机器人拼接时，令两个机器人分别为用于被动对接轮足机器人与用于主动对接轮足机器人，被动对接轮足机器人的双机械臂用于与主动对接轮足机器人进行连接，主动对接轮足机器人的双机械臂用于自由抓取负载；
22、两个机器人拼接时，所述被动对接轮足机器人的大臂部和小臂部处于水平伸直的状态，且大臂部和小臂部处于折叠状态，小臂部的末端位于大臂部与机身的铰接处；所述主动对接轮足机器人通过电磁铁与被动对接轮足机器人机械臂上的吸附铁磁吸对接，拼接成四足机器人，依次类推，可以拼接成六足或其他多足机器人。
23、有益效果：
24、(1)针对现有轮足机器人单体功能有限、负重能力差的特点，本发明对轮足机器人整体构型重新设计，提出了一种能够实现双臂拼接的轮足机器人，由三部分组成：首先是轮足机器人机身尾部的电磁铁对接部分，该部分由一个电子开关和两个电磁铁组成，用于产生磁力，作为主动端完成拼接操作；第二部分为吸附铁部分，该部分由两个圆形吸附铁组成，作为被动端与同款机器人的电磁铁完成拼接操作；第三部分为机械臂部分，该结构由两只对称的三自由度机械臂组成，主要用于负载物体的自主抓取；该结构可以使同款的双足机器人通过磁吸的方式组合拼接变为四足、六足等多足机器人，能够在多机协同的状态下发挥更大的作用，在面对外部干扰较大的环境时，机器人可以合体运行，能够较为平稳地通过碎石、台阶、洼地等崎岖地形，增强了机器人的环境适应能力；也可以在面对较为狭窄的环境时断开连接，切换为单体运动的状态，分体独立运行；因此，本发明可以在多种环境中自由行动，增强了非结构化地形的适应能力，较强的环境适应能力使其可以帮助人类完成更多的工作。
25、同时，本发明将多个机器人首尾相连后，极大程度上的增加了机器人的负载能力，在面对负载较重的要求时，多个机器人可以分担较大负载对机器人的额外能量损耗，增强整体的续航能力；本发明还可以增强多体拼接机器人的稳定性，相较于双轮站立的轮足机器人，多足机器人的优势在于其系统自身稳定，抵抗外界干扰能力更强，在多体行进的过程中，如果某个驱动关节出现故障，整体依然可以正常行进。
26、综上，本发明所提出的一种能够实现双臂拼接的轮足机器人可以实现轮足机器人的自由拼接，在增强负载能力的同时也提高了机器人的运行稳定性，加强了轮足机器人的环境适应能力，扩大了机器人的适用场景。
27、(2)本发明的位于小臂部顶端的两个吸附铁之间的间距与位于机身尾部的两个电磁铁之间的间距相等，等间距对接最大程度的减少了两个轮足机器人对接时的切向阻力。
28、(3)本发明在机身前端安装有两只三自由度机械臂，其末端的软体抓手可以帮助其自主完成负载抓取的任务，机械臂既能负责负载的自主抓取，还可以担任多个机器人的对接枢纽；面对负载较大的使用需求，多个机器人的拼接可以增加机器人自身的负重能力，在穿越崎岖地形时，多体拼接形成的多足模态可以使机器人更好地适应环境，增强机器人的环境适应能力，增强其抵抗冲击的能力。
29、(4)在搬运重物方面，单体机器人无法承受过大的负载，且过大负载的加入对双轮足机器人自身平衡性的影响较大，会使其系统惯性更大，进一步增加其控制难度与能量消耗，拼接后的机器人可以完成更大负载的运输工作，而四足、六足等多足机器人自身为较为稳定的状态，不会产生额外的控制负担，同时可以通过多个电机分担负载造成的能量消耗，保证了机器人的续航能力；
30、在轮足机器人的运行稳定性方面，拼接后的多足机器人增强了整体的容错性，在多足并行的模式中，如果出现个别电机的失灵现象，其余正常工作组依旧可以保证机器人具备一定的运动能力，减少了意外情况对轮足机器人的损坏，增强了整体运行的稳定性。
31、轮足机器人的机身装有用于搬运负载和多机协同的机械臂，在机械臂的小臂部的顶端安装有吸附铁，而在轮足机器人的机身尾部安装有电子开关控制的电磁铁，该结构可以通过机器人的控制器控制其通断。在特定的应用场景下，将轮足机器人双臂对折，小臂部顶端的吸附铁可以与同款机器人的尾部电磁铁完成对接，该方式可以将机器人拼接成四足、六足等多足机器人，该结构可以使机器人自由组合或分开，增强了其非结构化地形的适应能力，拓宽了轮足机器人的应用范围，同时兼具抗击干扰和增大负载的功能。
32、综上所述，本发明既可以使轮足机器人通过机身上的机械臂完成对物体的自主搬运，也可以通过其双臂拼接结构实现多个同款机器人的组合对接，提高了环境适应能力的同时也增强了机器人的负载能力。