一种轮足机器人的制作方法

1.本实用新型涉及移动机器人领域，具体来说，涉及一种轮足机器人。


背景技术：

2.在移动机器人中，依据结构可分轮式、足腿式、轮足混合式，与其他移动机器人相比，足式移动平台具有优越的地形适应性，它们在敏捷性和避障方面也更为优秀，足腿结构的使用提高了在柔软的地面或非结构化的环境中的通过能力，在这种环境中，轮结构的通过性能会大大降低，另一方面，传统的轮式平台提供了足够的坚固性、机械简单性和高效性，它们速度快，负载与重量比较大，稳定性高，且易于控制，混合系统的开发是为了利用腿部在崎岖地形中的地形适应性和更简单的控制，以及与轮式结构同等的高速性。
3.对于大部分的轮足机器人，其足结构和轮结构的驱动器是内置齿轮减速结构的，以在有限体积下获得更大的扭矩，但这类驱动器往往成本较高、质量较大，同时由于减速器的存在，还需要考虑因减速器的磨损而导致的控制精度下降的问题，当驱动器的输出轴端受到较大的瞬时扭矩时，会有损坏内部减速结构的风险，此外，减速结构的运行也会产生一定的噪音，与此同时，现有大部分轮足机器人在站立时，足结构的关节驱动电机需要为其自身提供保持力矩，而这时，关节驱动电机则可认为在做无用功。
4.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种轮足机器人，以克服现有相关技术所存在的以下问题：
6.因选用了带减速器的驱动器而带来的成本问题、重量问题、损耗问题、噪音问题，以及，关节驱动电机因需要支撑自身重量而产生了无用功的问题。
7.本实用新型的技术方案是这样实现的：
8.一种轮足机器人，包括机身，所述机身的内侧设有足结构关节驱动电机，所述足结构关节驱动电机的外侧设有大腿连杆，所述大腿连杆的端部设有外侧小腿连杆，所述外侧小腿连杆的另一端设有驱动轮，所述驱动轮的另一端设有内侧小腿连杆。
9.进一步的，所述足结构关节驱动电机包括驱动电机转子和驱动电机定子。
10.进一步的，所述大腿连杆包括大腿臂。
11.进一步的，所述外侧小腿连杆和内侧小腿连杆均包括小腿臂，所述小腿臂的外侧设有扭簧。
12.进一步的，所述扭簧的外侧设有扭簧外盖板，所述小腿臂的外侧设有小腿臂外盖板。
13.进一步的，所述足结构关节驱动电机的外侧设有驱动电机外盖板。
14.进一步的，所述驱动轮的个数共有2个。
15.进一步的，所述驱动轮的内部设有驱动电机，所述驱动轮包括轮辋，所述驱动轮驱
动电机的定子与内侧小腿连杆固定，所述驱动轮驱动电机的转子与驱动轮的轮辋固定。
16.本实用新型提供了一种轮足机器人,本实用新型的有益效果如下：
17.1、本实用新型中，通过设置的机身、足结构关节驱动电机、大腿连杆、外侧小腿连杆、驱动轮和内侧小腿连杆，得益于直驱方案，摒除了齿轮减速器之类的传动机构，外界环境对机器人的作用更加直接，例如机器人可以灵敏地感知地面微小的变化，同时，该机器人的制作成本低，运行噪音低，传动损耗低，工作寿命长，抗冲击能力强，控制精度高；
18.2、本实用新型中，通过设置的机身、足结构关节驱动电机、大腿连杆、外侧小腿连杆、驱动轮、内侧小腿连杆、扭簧等，得益于关节电机的安装位置设计，机器人结构简单，使用零件数较少，得益于辅助弹性件，机器人在工作时，关节驱动电机的负载降低，减少了不必要的能量消耗，增加机器人的灵活性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是根据本实用新型实施例的一种轮足机器人的主体结构示意图；
21.图2是根据本实用新型实施例的一种轮足机器人的驱动电机转子的安装结构示意图；
22.图3是根据本实用新型实施例的一种轮足机器人的扭簧的安装结构示意图；
23.图4是根据本实用新型实施例的一种轮足机器人的整体左视图；
24.图5是根据本实用新型实施例的一种轮足机器人的驱动轮安装结构示意图。
25.图中：
26.1-机身、2-足结构关节驱动电机、21-驱动电机转子、22-驱动电机定子、3-大腿连杆、31-大腿臂、4-外侧小腿连杆、41-小腿臂、5-驱动轮、6-内侧小腿连杆、7-扭簧、8-扭簧外盖板、9-小腿臂外盖板、10-驱动电机外盖板。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做出进一步的描述：
29.实施例一：
30.请参阅图1-5，根据本实用新型实施例的一种轮足机器人，包括机身1，机身1的内侧设有足结构关节驱动电机2，足结构关节驱动电机2的外侧设有大腿连杆3，大腿连杆3的端部设有外侧小腿连杆4，外侧小腿连杆4的另一端设有驱动轮5，驱动轮5的另一端设有内侧小腿连杆6。
31.足结构关节驱动电机2包括驱动电机转子21和驱动电机定子22，大腿连杆3包括大
腿臂31，足结构关节驱动电机2的外侧设有驱动电机外盖板10，驱动轮5的个数共有2个，驱动轮5的内部设有驱动电机，驱动轮5包括轮辋，所述驱动轮5驱动电机的定子与内侧小腿连杆6固定，所述驱动轮5驱动电机的转子与驱动轮5的轮辋固定。
32.该机器人有两套基于五杆并联臂结构的足结构，在一套足结构中，两个足结构关节驱动电机2相对放置，足结构关节驱动电机2的转轴平行但不同轴，驱动电机定子22固连于机身1上，大腿连杆3固连于驱动电机转子21上，大腿连杆3铰接于外侧小腿连杆4或内侧小腿连杆6，两个小腿连杆的末端通过铰链结构连接，驱动轮5驱动电机的定子固连于内侧小腿连杆6上，驱动轮5驱动电机的转子固连于驱动轮5的轮辋上，足结构关节驱动电机2带动大腿连杆3转动，从而带动外侧小腿连杆4和内侧小腿连杆6运动，进而实现轮结构发生相对机身1的运动，驱动轮5驱动电机带动轮子转动，从而实现机器人的平衡控制与行进。
33.实施例二：
34.请参阅图1-5，根据本实用新型实施例的一种轮足机器人，包括机身1，机身1的内侧设有足结构关节驱动电机2，足结构关节驱动电机2的外侧设有大腿连杆3，大腿连杆3的端部设有外侧小腿连杆4，外侧小腿连杆4的另一端设有驱动轮5，驱动轮5的另一端设有内侧小腿连杆6。
35.外侧小腿连杆4和内侧小腿连杆6均包括小腿臂41，小腿臂41的外侧设有扭簧7，扭簧7的外侧设有扭簧外盖板8，小腿臂41的外侧设有小腿臂外盖板9。
36.本机器人使用了辅助弹性件为机器人提供支撑力矩，具体为在大腿连杆3与外侧小腿连杆4或内侧小腿连杆6的转轴上安装有扭簧7，弹性件作用于大腿连杆3、外侧小腿连杆4或内侧小腿连杆6，该弹性件为扭簧7，起到抵抗自身重力，降低足结构关节驱动电机2的负载，提高整体响应速度，基于以上技术，该机器人可以平稳地通过崎岖路面，并具备一定的跳跃能力。
37.为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
38.在实际应用时，该机器人有两套基于五杆并联臂结构的足结构，在一套足结构中，两个足结构关节驱动电机2相对放置，足结构关节驱动电机2的转轴平行但不同轴，驱动电机定子22固连于机身1上，大腿连杆3固连于驱动电机转子21上，大腿连杆3铰接于外侧小腿连杆4或内侧小腿连杆6，两个小腿连杆的末端通过铰链结构连接，驱动轮5驱动电机的定子固连于内侧小腿连杆6上，驱动轮5驱动电机的转子固定连接于驱动轮5的轮辋上，足结构关节驱动电机2带动大腿连杆3转动，从而带动外侧小腿连杆4和内侧小腿连杆6运动，进而实现轮结构发生相对机身1的运动，驱动轮5驱动电机带动轮子转动，从而实现机器人的平衡控制与行进，使用了辅助弹性件为机器人提供支撑力矩，具体为在大腿连杆3与外侧小腿连杆4或内侧小腿连杆6的转轴上安装有扭簧7，弹性件作用于大腿连杆3、外侧小腿连杆4或内侧小腿连杆6，该弹性件为扭簧7，起到抵抗自身重力，降低足结构关节驱动电机2的负载，提高整体响应速度，基于以上技术，该机器人可以平稳地通过崎岖路面，并具备一定的跳跃能力。
39.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。