一种轮腿复合移动机器人

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种轮腿复合移动机器人。

背景技术：

2.机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。目前常见的移动机器人运动形式有轮式和腿式，轮式机器人速度较快，通常采用主动或被动悬架机构保持机架平稳，但难以越过沟壑等复杂地形，而腿式机器人的优点是不仅能在平坦地面上行走而且可以在崎岖地面上步行，可跨越沟壑，上下台阶，还可做无滑动的完整和单向运动，但腿式机器人在平坦地面上移动速度较慢，不能满足高机动能力的需求。
3.综上所述，轮式机器人在平整地面移动速度快，但是难以越过沟壑等复杂地形，且移动时容易受地面轻微凸起影响而颠簸，而腿式机器人可以在崎岖地面和平整地面上步行，但是在平整地面移动速度慢。
4.为此，需要设计一种轮腿复合移动机器人，方便在不同地面均稳定的移动行走。

技术实现要素：

5.本发明提供一种轮腿复合移动机器人，解决了上述提出的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供的一种轮腿复合移动机器人，包括机器人主机、转向支撑机构和行走机构，所述机器人主机内部设置有plc系统和蓄电池，且机器人主机外部一侧设置有摄像头机构，所述机器人主机底部固定连接有转向支撑机构，且转向支撑机构底部连接有行走机构；
7.所述转向支撑机构包括安装架，所述安装架四角处固定连接有四个延伸板的一端，且四个延伸板的另一端均固定连接有多级电动推杆，所述安装架底部四侧安装有四个雷达传感器，所述四个距离传感器底部一侧均安装有距离传感器；
8.所述行走机构包括转向电机，所述转向电机固定安装在安装架底部，且转向电机转轴连接有上连接盘，所述上连接盘底部固定连接有多个减震机构，且多个减震机构底部固定连接有底盘，所述底盘外部固定连接有四个驱动轮腿机构。
9.进一步，所述驱动轮腿机构包括安装板，所述安装板一端与底盘固定连接，且安装板另一端底部螺栓连接有安装座，所述安装座两侧端分别安装有驱动电机一和驱动电机二，所述安装座内部设置有大腿臂一端，且驱动电机一转轴贯穿安装座，并与大腿臂固定连接，所述大腿臂另一端转轴连接有小腿臂，所述小腿臂底部固定安装有驱动电机三，且驱动电机三转轴连接有车轮，所述大腿臂内部设置有上连杆一头，且驱动电机一转轴贯穿安装座和大腿臂，并与上连杆固定连接，所述上连杆另一头转轴连接有下连接杆，且下连接杆与小腿臂转轴连接。
10.进一步，所述车轮轮胎外表面设置有轮刺。
11.进一步，所述减震机构包括螺栓组、气垫块和橡胶座，所述橡胶座固定安装在底盘上，且橡胶座上端连接有气垫块，所述气垫块上端与上连接盘接触，所述螺栓组贯穿橡胶
座、气垫块和上连接盘，并螺母固定。
12.进一步，所述摄像头机构、四个雷达传感器和四个距离传感器与机器人主机内部plc系统电性连接，所述plc系统设置有无线模块与外部移动端无线连接。
13.进一步，所述四个多级电动推杆之间的距离大于四个驱动轮腿机构张开的距离。
14.进一步，所述四个驱动轮腿机构上的驱动电机一、驱动电机二和驱动电机三均与机器人主机的plc系统电性连接。
15.进一步，所述多级电动推杆伸缩杆贯穿延伸板，且伸缩杆底部连接有缓冲机构。
16.进一步，所述缓冲机构包括连接板，所述连接板固定安装在多级电动推杆的伸缩杆上，且连接板底部固定连接有伸缩柱，所述伸缩柱外部套入有缓冲座，且缓冲座内部安装有缓冲弹簧与伸缩柱连接，所述缓冲座底部固定安装有脚垫。
17.进一步，所述伸缩柱插入在缓冲座内部的端面设置有限位块限位。
18.与相关技术相比较，本发明提供的一种轮腿复合移动机器人具有如下有益效果：
19.本发明提供，移动机器人结合腿部式移动和滚轮式移动，在平整地通过四个驱动轮腿机构的车轮可快速移动，保证机器人的移动效率，在崎岖沟壑地面，通过四个驱动轮腿机构的驱动电机一、驱动电机二、大腿臂、小腿臂、上连杆和下连接杆结构，最大限度地利用腿式的越障能力，且腿式移动和轮式移动时通过减震机构有效降低移动产生的震动，提高稳定性。
20.本发明提供，通过转向支撑机构，转向时四个多级电动推杆的伸出与地面接触，四个驱动轮腿机构脱离地面带起，这时plc系统控制转向电机工作，带动四个驱动轮腿机构进行转动换向，最后控制四个多级电动推杆回位，完成转向，四个驱动轮腿机构继续行走，可实现全方位转向调节。
21.本发明提供，减震机构由螺栓组、气垫块和橡胶座组成，通过喇叭状橡胶座的自身弹性，降低传递的震动，再通过气垫块将剩下的震动冲击抵消，使其机器人主机再移动过程中不易受到影响。
22.本发明提供，通过缓冲机构，多级电动推杆下降伸出，脚垫与地面接触受力，带动缓冲座与伸缩柱收缩，将缓冲弹簧挤压，缓冲弹簧压缩反弹，进行缓冲，提高稳定性。
附图说明
23.图1为本发明整体示意图；
24.图2为本发明行走机构示意图；
25.图3为本发明驱动轮腿机构示意图；
26.图4为本发明行走机构部分剖面示意图；
27.图5为本发明转向支撑机构示意图；
28.图6为本发明转向支撑机构仰视示意图；
29.图7为本发明多级电动推杆示意图；
30.图8为本发明a处放大示意图。
31.图中标号：1、机器人主机；2、转向支撑机构；21、安装架；22、延伸板；23、多级电动推杆；24、雷达传感器；25、距离传感器；231、缓冲机构；2311、连接板；2312、伸缩柱；2313、缓冲弹簧；2314、缓冲座；2315、脚垫；3、行走机构；12、摄像头机构；31、转向电机；32、底盘；33、
减震机构；331、螺栓组；332、气垫块；333、橡胶座；34、上连接盘；35、驱动轮腿机构；351、安装板；352、驱动电机一；353、驱动电机二；354、大腿臂；355、小腿臂；356、车轮；3561、驱动电机三；3521、安装座；3531、上连杆；3532、下连接杆。
具体实施方式
32.实施例一，由图1给出，一种轮腿复合移动机器人，包括机器人主机1、转向支撑机构2和行走机构3，机器人主机1内部设置有plc系统和蓄电池，且机器人主机1外部一侧设置有摄像头机构12，机器人主机1底部固定连接有转向支撑机构2，且转向支撑机构2底部连接有行走机构3；
33.其中，摄像头机构12、四个雷达传感器24和四个距离传感器25与机器人主机1内部plc系统电性连接，plc系统设置有无线模块与外部移动端无线连接。
34.其中，四个多级电动推杆23之间的距离大于四个驱动轮腿机构35张开的距离。
35.其中，四个驱动轮腿机构35上的驱动电机一352、驱动电机二353和驱动电机三3561均与机器人主机1的plc系统电性连接。
36.实施例二，在实施例一的基础上，由图2和图4给出，行走机构3包括转向电机31，转向电机31固定安装在安装架21底部，且转向电机31转轴连接有上连接盘34，上连接盘34底部固定连接有多个减震机构33，且多个减震机构33底部固定连接有底盘32，底盘32外部固定连接有四个驱动轮腿机构35。
37.其中，由图3给出，驱动轮腿机构35包括安装板351，安装板351一端与底盘32固定连接，且安装板351另一端底部螺栓连接有安装座3521，安装座3521两侧端分别安装有驱动电机一352和驱动电机二353，安装座3521内部设置有大腿臂354一端，且驱动电机一352转轴贯穿安装座3521，并与大腿臂354固定连接，大腿臂354另一端转轴连接有小腿臂355，小腿臂355底部固定安装有驱动电机三3561，且驱动电机三3561转轴连接有车轮356，大腿臂354内部设置有上连杆3531一头，且驱动电机一352转轴贯穿安装座3521和大腿臂354，并与上连杆3531固定连接，上连杆3531另一头转轴连接有下连接杆3532，且下连接杆3532与小腿臂355转轴连接。
38.其中，车轮356轮胎外表面设置有轮刺。
39.具体的，四个驱动轮腿机构35上的驱动电机一352和驱动电机二353独立转动，驱动电机一352带动大腿臂354，改变大腿臂354与安装板351之间的夹角，驱动电机二353带动上连杆3531和下连接杆3532，从而小腿臂355的传动，实现机械腿足端位置的改变，机械腿足端位置按照预先设定的步态轨迹变化，在地面进行移动。
40.当机器人腿式直线运动时，四个驱动轮腿机构35，前后交错的两个驱动轮腿机构35为一组，共分为两组，控制机器人以步态的形式，两组腿交替摆动向前或向后移动，第一组的两个驱动轮腿机构35先向前移动，第二组两个驱动轮腿机构35支撑，第二组两个驱动轮腿机构35移动，第一组两个驱动轮腿机构35支撑，如此往复，实现腿式移动；
41.当机器人轮式直线运动时：四个驱动轮腿机构35上的驱动电机三3561工作，带动各自的车轮356滚动，从而实现轮式移动，切换时，plc系统锁死驱动电机三3561。
42.实施例三，在实施例二的基础上，减震机构33包括螺栓组331、气垫块332和橡胶座333，橡胶座333固定安装在底盘32上，且橡胶座333上端连接有气垫块332，气垫块332上端
与上连接盘34接触，螺栓组331贯穿橡胶座333、气垫块332和上连接盘34，并螺母固定。
43.具体的，机器人主体在腿式移动和轮式移动时产生震动时，通过安装的多个减震机构33进行减震，减震机构33由螺栓组331、气垫块332和橡胶座333组成，通过喇叭状橡胶座333的自身弹性，降低传递的震动，再通过气垫块332将剩下的震动冲击抵消，使其机器人主机1再移动过程中不易受到影响。
44.实施例四，在实施例一的基础上，由图6-7给出，转向支撑机构2包括安装架21，安装架21四角处固定连接有四个延伸板22的一端，且四个延伸板22的另一端均固定连接有多级电动推杆23，安装架21底部四侧安装有四个雷达传感器24，四个距离传感器25底部一侧均安装有距离传感器25；
45.其中，由图8给出，多级电动推杆23伸缩杆贯穿延伸板22，且伸缩杆底部连接有缓冲机构231；缓冲机构231包括连接板2311，连接板2311固定安装在多级电动推杆23的伸缩杆上，且连接板2311底部固定连接有伸缩柱2312，伸缩柱2312外部套入有缓冲座2314，且缓冲座2314内部安装有缓冲弹簧2313与伸缩柱2312连接，缓冲座2314底部固定安装有脚垫2315。
46.其中，伸缩柱2312插入在缓冲座2314内部的端面设置有限位块限位。
47.具体的，plc系统控制四个驱动轮腿机构35停止工作，再通过四个距离传感器25检测地面高度，并将信号发送给plc系统，plc系统根据四个距离传感器25反馈的高度，分开控制四个多级电动推杆23的伸出长度，使其连接的四个缓冲机构231与地面接触，实现支撑，缓冲机构231包括连接板2311、伸缩柱2312、缓冲弹簧2313、缓冲座2314、脚垫2315，多级电动推杆23下降伸出，脚垫2315与地面接触受力，带动缓冲座2314与伸缩柱2312收缩，将缓冲弹簧2313挤压，缓冲弹簧2313压缩反弹，进行缓冲，提高稳定性；随着四个多级电动推杆23的伸出支撑，使其四个驱动轮腿机构35脱离地面带起，这时plc系统控制转向电机31工作，带动四个驱动轮腿机构35进行转动换向，最后控制四个多级电动推杆23回位，完成转向，四个驱动轮腿机构35继续行走。
48.工作原理：
49.通过plc系统控制整个移动机器人行走工作，行走过程中通过摄像头机构12对周边拍摄，并通过四个雷达传感器24进行地形检测，防止碰撞；
50.四个驱动轮腿机构35上的驱动电机一352和驱动电机二353独立转动，驱动电机一352带动大腿臂354，改变大腿臂354与安装板351之间的夹角，驱动电机二353带动上连杆3531和下连接杆3532，从而小腿臂355的传动，实现机械腿足端位置的改变，机械腿足端位置按照预先设定的步态轨迹变化，在地面进行移动。
51.当机器人腿式直线运动时，四个驱动轮腿机构35，前后交错的两个驱动轮腿机构35为一组，共分为两组，控制机器人以步态的形式，两组腿交替摆动向前或向后移动，第一组的两个驱动轮腿机构35先向前移动，第二组两个驱动轮腿机构35支撑，第二组两个驱动轮腿机构35移动，第一组两个驱动轮腿机构35支撑，如此往复，实现腿式移动；
52.当机器人轮式直线运动时：四个驱动轮腿机构35上的驱动电机三3561工作，带动各自的车轮356滚动，从而实现轮式移动，切换时，plc系统锁死驱动电机三3561。
53.机器人主体在腿式移动和轮式移动时产生震动时，通过安装的多个减震机构33进行减震，减震机构33由螺栓组331、气垫块332和橡胶座333组成，通过喇叭状橡胶座333的自
身弹性，降低传递的震动，再通过气垫块332将剩下的震动冲击抵消，使其机器人主机1再移动过程中不易受到影响；
54.需要进行转向时，plc系统控制四个驱动轮腿机构35停止工作，再通过四个距离传感器25检测地面高度，并将信号发送给plc系统，plc系统根据四个距离传感器25反馈的高度，分开控制四个多级电动推杆23的伸出长度，使其连接的四个缓冲机构231与地面接触，实现支撑，缓冲机构231包括连接板2311、伸缩柱2312、缓冲弹簧2313、缓冲座2314、脚垫2315，多级电动推杆23下降伸出，脚垫2315与地面接触受力，带动缓冲座2314与伸缩柱2312收缩，将缓冲弹簧2313挤压，缓冲弹簧2313压缩反弹，进行缓冲，提高稳定性；随着四个多级电动推杆23的伸出支撑，使其四个驱动轮腿机构35脱离地面带起，这时plc系统控制转向电机31工作，带动四个驱动轮腿机构35进行转动换向，最后控制四个多级电动推杆23回位，完成转向，四个驱动轮腿机构35继续行走。
55.综上所述，本发明移动机器人结合腿部式移动和滚轮式移动，在平整地通过四个驱动轮腿机构35的车轮356可快速移动，保证机器人的移动效率，在崎岖沟壑地面，通过四个驱动轮腿机构35的驱动电机一352、驱动电机二353、大腿臂354、小腿臂355、上连杆3531和下连接杆3532结构，最大限度地利用腿式的越障能力，且腿式移动和轮式移动时通过减震机构33有效降低移动产生的震动，提高稳定性；
56.通过转向支撑机构2，转向时四个多级电动推杆23的伸出与地面接触，四个驱动轮腿机构35脱离地面带起，这时plc系统控制转向电机31工作，带动四个驱动轮腿机构35进行转动换向，最后控制四个多级电动推杆23回位，完成转向，四个驱动轮腿机构35继续行走，可实现全方位转向调节。

技术特征：

1.一种轮腿复合移动机器人，包括机器人主机(1)、转向支撑机构(2)和行走机构(3)，其特征在于：所述机器人主机(1)内部设置有plc系统和蓄电池，且机器人主机(1)外部一侧设置有摄像头机构(12)，所述机器人主机(1)底部固定连接有转向支撑机构(2)，且转向支撑机构(2)底部连接有行走机构(3)；所述转向支撑机构(2)包括安装架(21)，所述安装架(21)四角处固定连接有四个延伸板(22)的一端，且四个延伸板(22)的另一端均固定连接有多级电动推杆(23)，所述安装架(21)底部四侧安装有四个雷达传感器(24)，所述四个距离传感器(25)底部一侧均安装有距离传感器(25)；所述行走机构(3)包括转向电机(31)，所述转向电机(31)固定安装在安装架(21)底部，且转向电机(31)转轴连接有上连接盘(34)，所述上连接盘(34)底部固定连接有多个减震机构(33)，且多个减震机构(33)底部固定连接有底盘(32)，所述底盘(32)外部固定连接有四个驱动轮腿机构(35)。2.根据权利要求1所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述驱动轮腿机构(35)包括安装板(351)，所述安装板(351)一端与底盘(32)固定连接，且安装板(351)另一端底部螺栓连接有安装座(3521)，所述安装座(3521)两侧端分别安装有驱动电机一(352)和驱动电机二(353)，所述安装座(3521)内部设置有大腿臂(354)一端，且驱动电机一(352)转轴贯穿安装座(3521)，并与大腿臂(354)固定连接，所述大腿臂(354)另一端转轴连接有小腿臂(355)，所述小腿臂(355)底部固定安装有驱动电机三(3561)，且驱动电机三(3561)转轴连接有车轮(356)，所述大腿臂(354)内部设置有上连杆(3531)一头，且驱动电机一(352)转轴贯穿安装座(3521)和大腿臂(354)，并与上连杆(3531)固定连接，所述上连杆(3531)另一头转轴连接有下连接杆(3532)，且下连接杆(3532)与小腿臂(355)转轴连接。3.根据权利要求2所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述车轮(356)轮胎外表面设置有轮刺。4.根据权利要求1所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述减震机构(33)包括螺栓组(331)、气垫块(332)和橡胶座(333)，所述橡胶座(333)固定安装在底盘(32)上，且橡胶座(333)上端连接有气垫块(332)，所述气垫块(332)上端与上连接盘(34)接触，所述螺栓组(331)贯穿橡胶座(333)、气垫块(332)和上连接盘(34)，并螺母固定。5.根据权利要求1所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述摄像头机构(12)、四个雷达传感器(24)和四个距离传感器(25)与机器人主机(1)内部plc系统电性连接，所述plc系统设置有无线模块与外部移动端无线连接。6.根据权利要求1所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述四个多级电动推杆(23)之间的距离大于四个驱动轮腿机构(35)张开的距离。7.根据权利要求1所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述四个驱动轮腿机构(35)上的驱动电机一(352)、驱动电机二(353)和驱动电机三(3561)均与机器人主机(1)的plc系统电性连接。8.根据权利要求1所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述多级电动推杆(23)伸缩杆贯穿延伸板(22)，且伸缩杆底部连接有缓冲机构(231)。9.根据权利要求8所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述缓冲机构(231)包括连接板(2311)，所述连接板(2311)固定安装在多级电动推杆(23)的伸缩杆上，且连接
板(2311)底部固定连接有伸缩柱(2312)，所述伸缩柱(2312)外部套入有缓冲座(2314)，且缓冲座(2314)内部安装有缓冲弹簧(2313)与伸缩柱(2312)连接，所述缓冲座(2314)底部固定安装有脚垫(2315)。10.根据权利要求1所述的一种轮腿复合移动机器人，其特征在于，所述伸缩柱(2312)插入在缓冲座(2314)内部的端面设置有限位块限位。

技术总结

本发明公开了一种轮腿复合移动机器人，涉及机器人技术领域，包括机器人主机、转向支撑机构和行走机构，所述机器人主机内部设置有PLC系统和蓄电池，且机器人主机外部一侧设置有摄像头机构，所述机器人主机底部固定连接有转向支撑机构，且转向支撑机构底部连接有行走机构；本发明提供，移动机器人结合腿部式移动和滚轮式移动，在平整地通过四个驱动轮腿机构的车轮可快速移动，保证机器人的移动效率，在崎岖沟壑地面，通过四个驱动轮腿机构的驱动电机一、驱动电机二、大腿臂、小腿臂、上连杆和下连接杆结构，最大限度地利用腿式的越障能力，且腿式移动和轮式移动时通过减震机构有效降低移动产生的震动，提高稳定性。提高稳定性。提高稳定性。