六足机器人的可变换双模式机械腿

1.本实用新型属于六足机器人领域。


背景技术：

2.六足机器人通过六个机械腿模仿蜘蛛的步态来在地面行走，具备负载大、行走过程平稳、通过性强等优点，在救援、军事和无人运输等领域有广泛的应用；
3.现有的六足机器人在走平缓的下坡路时，仍然是采用六个腿模仿蜘蛛步态来完成行走的，这样会带来不必要的能源损耗，有必要涉设计一种能在走平缓的下坡路时变换一下腿末端的支撑结构，可以不用通过步态的形式行走，而是利用重力势能滑行滚动，从而达到节能的作用。


技术实现要素：

4.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种六足机器人的可变换双模式机械腿，在走平缓的下坡路时变换一下腿末端的支撑结构，可以不用通过步态的形式行走，而是利用重力势能滑行滚动，从而达到节能的作用。
5.技术方案：为实现上述目的，本实用新型的六足机器人的可变换双模式机械腿，包括六足机器人主体，六足机器人主体包括六条行走机械腿；
6.行走机械腿的小腿末端连接有可变换支撑脚，可变换支撑脚包括竖向的脚体，脚体的下端固定连接有两轴承座，两轴承座之间设置有开口朝下的万向滚珠球壳，两轴承座上的轴承孔中均通过轴承转动配合有横向的状态变换轴；
7.万向滚珠球壳内同球心设置有万向滚珠球，万向滚珠球与地面滚动配合；还包括驱动机构，驱动机构能驱动万向滚珠球壳沿状态变换轴轴线转动。
8.进一步的，横向的状态变换轴的轴线均经过万向滚珠球壳的球心。
9.进一步的，万向滚珠球壳的下端沿开口轮廓一体化设置有环形内缘，环形内缘的内环面与万向滚珠球下部分的外球面滑动或间隙配合；万向滚珠球外壁与万向滚珠球壳内壁之间所形成的球壳状仓中均匀填充有若干润滑滚珠。
10.进一步的，万向滚珠球壳的外球面顶端在俯视视角下的一个圆形区域内均匀分布有呈向上凸起状的防滑桩群；当万向滚珠球壳沿状态变换轴轴线转动180
°
时，万向滚珠球壳的防滑桩群朝下，并支撑于地面。
11.进一步的，驱动机构包括固定安装在轴承座上的电机，电机的输出端驱动连接有输出齿轮，状态变换轴的一端同轴心一体化连接有传动齿轮，输出齿轮与传动齿轮啮合。
12.进一步的，万向滚珠球壳的上侧同轴心设置能升降的升降环套；
13.当万向滚珠球壳的防滑桩群朝上时，升降环套下降到内轮廓接触万向滚珠球壳的外球面时，防滑桩群被套在升降环套的围合范围内，使防滑桩群无法逃离升降环套的围合范围，从而锁定万向滚珠球壳；
14.当万向滚珠球壳的防滑桩群朝下时，升降环套的下降能使升降环套的下端水平环
面与环形内缘的上端水平环面贴合，从而锁定万向滚珠球壳。
15.进一步的，脚体上还固定安装有升降器，各升降器的升降杆末端固定连接升降环套。
16.有益效果：本实用新型的结构简单，当万向滚珠球壳的防滑桩群朝上时，机器人整体可以借助万向滚珠在坡道上借助重力势能滑行，可以不用通过步态的形式行走，从而达到节能的作用；当各万向滚珠球壳的防滑桩群朝下时，有效避免的打滑的现象，从而使六条行走机械腿以现有的仿生蜘蛛步态行走。
附图说明
17.附图1为六足机器人主体示意图；
18.附图2为六足机器人的小腿结构；
19.附图3为附图2的标记4处的放大示意图；
20.附图4为附图3的正视图；
21.附图5为附图2的标记50处的剖视图；
22.附图6为防滑桩群被套在升降环套的围合范围内，使防滑桩群无法逃离升降环套的围合范围的示意图；
23.附图7为万向滚珠球壳的防滑桩群朝下时，升降环套还没有下降的示意图；
24.附图8为附图7的基础上，升降环套的下降使升降环套的下端水平环面与所述环形内缘的上端水平环面贴合的示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
26.如附图1至8所示的六足机器人的可变换双模式机械腿，如图1包括六足机器人主体1，所述六足机器人主体1包括六条行走机械腿2；六足机器人的主体结构、工作原理和行走过程在现有公开的文献中已经介绍的非常详细，例如cn202011085892.1、 cn201810452881.9和cn202110856883.6都详细介绍了六足机器人的结构原理和步态行走方式；本技术文件所要解决的问题是在现有的步态行走的基础上还能实现在平缓的下坡路上能借助万向滚珠和重力势能平稳滑行，从而降低损耗；
27.具体的结构如下：
28.如图2；各行走机械腿2的小腿3末端连接有可变换支撑脚4，可变换支撑脚4包括竖向的脚体22，脚体22的下端固定连接有左右对称且向下延伸的两轴承座19，两轴承座19之间设置有开口朝下的万向滚珠球壳8，两轴承座19上的轴承孔中均通过轴承 15转动配合有横向的状态变换轴17，两横向的状态变换轴17的轴线均经过万向滚珠球壳8的球心；万向滚珠球壳8内同球心设置有万向滚珠球13，万向滚珠球13与地面滚动配合；当六足机器人主体1在平缓的下坡时，六条行走机械腿2上的万向滚珠球13 均与地面滚动配合，这样即使六条行走机械腿2都为静默状态，六足机器人主体1也会在重力势能的作用下自动沿平缓的下坡路向下滑动；
29.万向滚珠球壳8的下端沿开口轮廓一体化设置有环形内缘11，环形内缘11的内环面12与万向滚珠球13下部分的外球面滑动或间隙配合；
30.如图5；万向滚珠球13外壁与万向滚珠球壳8内壁之间所形成的球壳状仓9中均匀填充有若干润滑滚珠10，从而使万向滚珠球13能更加顺畅的滚动；
31.万向滚珠球壳8的外球面顶端在俯视视角下的一个圆形区域内均匀分布有呈向上凸起状的防滑桩群6；还包括驱动机构，驱动机构能驱动万向滚珠球壳8沿状态变换轴17 轴线转动，当万向滚珠球壳8沿状态变换轴17轴线转动180
°
时，万向滚珠球壳8的防滑桩群6朝下，并支撑于地面；如图7和8；
32.当六足机器人主体1在正常的水平路上行走、或做上坡行走时；如果万向滚珠球13 还与地面滚动配合就会造成打滑的现象发生；因此需要转换状态，这时可以同时控制六条行走机械腿2上的电机20，使所有的万向滚珠球壳8沿状态变换轴17轴线转动180
°
，从而使各个万向滚珠球壳8的防滑桩群6朝下，并支撑于地面，这样避免的打滑的现象，从而使六条行走机械腿2以现有的仿生蜘蛛步态行走；
33.驱动机构包括固定安装在轴承座19上的电机20，电机20的输出端驱动连接有输出齿轮18，状态变换轴17的一端同轴心一体化连接有传动齿轮16，输出齿轮18与传动齿轮16啮合；
34.无论是防滑桩群6朝下的状态还是万向滚珠球13朝下的状态，这两种状态运行过程中都需要对万向滚珠球壳8进行锁定，具体的锁定结构如下：
35.万向滚珠球壳8的上侧同轴心设置能升降的升降环套7；
36.当万向滚珠球壳8的防滑桩群6朝上时，升降环套7下降到内轮廓接触万向滚珠球壳8的外球面时，防滑桩群6被套在升降环套7的围合范围内，使防滑桩群6无法逃离升降环套7的围合范围，进而使万向滚珠球壳8无法沿状态变换轴17轴线转动，从而起到锁定万向滚珠球壳8的作用；如图5和6；
37.当万向滚珠球壳8的防滑桩群6朝下时，升降环套7的下降能使升降环套7的下端水平环面7.1与环形内缘11的上端水平环面14贴合，从而使万向滚珠球壳8无法沿状态变换轴17轴线转动，从而起到锁定万向滚珠球壳8的作用；如图8；
38.升降环套7的驱动结构如下：
39.脚体22上还固定安装有升降器220，各升降器220的升降杆21末端固定连接升降环套7；从而实现控制升降环套7的上下升降；
40.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。