本發(fā)明涉及機器人行走機構(gòu)領(lǐng)域，具體是一種輪腿式行走機構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的移動機器人的行進方式主要有輪式和多自由度腿式兩種。其中輪式結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點為驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，移動速度較快；腿式結(jié)構(gòu)則為模擬生物(如蜘蛛、獵豹等)肢體結(jié)構(gòu)和運動機理的仿生行進方式，其地形適應(yīng)性較好，可以完成在一些復(fù)雜的、非結(jié)構(gòu)化地形當(dāng)中的作業(yè)任務(wù)。

目前，以上兩種機構(gòu)都存在較為突出的缺點。輪式結(jié)構(gòu)雖然速度快、結(jié)構(gòu)簡單，但其車輪在行進過程中，與地面為連續(xù)的接觸軌跡，因此地形適應(yīng)能力差，且容易發(fā)生打滑等現(xiàn)象；腿式結(jié)構(gòu)雖能完成較多功能，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以控制，速度相對較慢，能量消耗較大。

1999年，加拿大麥吉爾大學(xué)智能機器中心結(jié)合輪式與腿式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，設(shè)計出了六足機器人“里克斯”，第一次引入了C型腿這個概念。這種C型輪腿式移動方式，兼顧了移動效率和通過性。這款機器人成為多數(shù)現(xiàn)有的弧形輪腿式機器人的原型?，F(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01410323844.X的專利所公開的一種C型機器人腿部機構(gòu)提供了一種C型機器人腿部機構(gòu)，包括C型腿框架和安裝于C型腿框架的行走區(qū)域的外部橡膠毛刺層。外部橡膠毛刺層包括多片按一定間距排列在C型腿框架行走區(qū)域的足結(jié)構(gòu)，其中，每一片足結(jié)構(gòu)均通過連接結(jié)構(gòu)與C型腿框架相連接。但是，上述兩種現(xiàn)有技術(shù)所采用的弧形輪腿式結(jié)構(gòu)仍然沒能很好地解決機器人在啟動步態(tài)中打滑導(dǎo)致的無法完成預(yù)定動作，以及由于偏心導(dǎo)致的機身重心不穩(wěn)兩個問題。

因此，需要一種能夠解決弧形輪腿式機器人在行進過程中打滑和機器人重心上下波動問題的輪腿式行走機構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種輪腿式行走機構(gòu)，該行走機構(gòu)能夠解決弧形輪腿式機器人在行進過程中打滑和機器人重心上下波動的問題。

本發(fā)明的輪腿式行走機構(gòu)，包括輪腿本體和設(shè)置于所述輪腿本體外表面的毛刺層；所述輪腿本體包括由輪腿本體的前端到末端依次設(shè)置的漸開線段、第二圓弧段和第一圓弧段；

進一步，所述輪腿本體還包括位于所述漸開線段前端的直線段；

進一步，所述直線段的前端設(shè)置有用于將所述輪腿本體連接于腿部驅(qū)動軸的連接件；

進一步，所述直線段尾端相切于漸開線段的前端；所述第二圓弧段的前端和尾端分別對應(yīng)相切于所述漸開線段的尾端和第一圓弧段的前端；

進一步，所述輪腿本體的外表面和內(nèi)表面之間通過平滑曲面連接；

進一步，所述連接件上設(shè)有用于與所述腿部驅(qū)動軸配合的連接孔；

進一步，所述第一圓弧段以所述連接孔的孔心為圓心；

進一步，所述第一圓弧段所對應(yīng)圓心角的范圍為：20°～90°；

進一步，所述毛刺層通過橡膠制作，其外表面為矩形齒結(jié)構(gòu)；

進一步，所述毛刺層粘接于所述第一圓弧段以及輪腿本體尾端的平滑曲面。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)，該行進機構(gòu)的輪腿本體整體為C形結(jié)構(gòu)，其結(jié)合輪式和腿式行進機構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點，利于機器人快速行走，提高越障能力和復(fù)雜地形適應(yīng)能力。

2.本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的輪腿本體中設(shè)有漸開線段，當(dāng)漸開線段與地面接觸滾動時，機器人由躺姿變?yōu)檎咀耍脻u開線的特性使得該過程較為平穩(wěn)，同時漸開線段加工簡單，有利于簡化輪腿的加工工藝。

3.本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的輪腿本體中設(shè)有以腿部驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)中心為圓心的第二圓弧段，當(dāng)該圓弧段與地面接觸滾動時，能夠使機器人在運動過程中重心與地面間距離不變，提高移動機器人穩(wěn)定性。

4.本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的輪腿本體外表面的膠毛刺層可增大其與地面的接觸面積及摩擦力，減小對地面的壓強，防止運動過程中打滑等現(xiàn)象。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述：

圖1為本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的機構(gòu)簡圖；

圖2為本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3位本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的新進示意圖。

附圖標(biāo)記：1-直線段；2-漸開線段；3-第二圓弧段；4-第一圓弧段；5-連接件；6-橡膠毛刺層；7-平滑曲面。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的機構(gòu)簡圖；圖2為本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3位本發(fā)明的輪腿式行進機構(gòu)的新進示意圖。如圖所示，本實施例的輪腿式行走機構(gòu)，包括輪腿本體和設(shè)置于所述輪腿本體外表面的毛刺層6，這里的“外表面”指的是輪腿本體行進時與地面接觸的表面，所述輪腿本體包括由輪腿本體的前端到末端依次設(shè)置的直線段1、漸開線段2、第二圓弧段3和第一圓弧段4；本文中靠近腿部驅(qū)動軸的一端為“前端”，反之為“尾端”，輪腿本體滾動時，依次由直線段1、漸開線段2第二圓弧段3和第一圓弧段4與地面滾動接觸，當(dāng)漸開線段2與地面接觸滾動時，機器人由躺姿變?yōu)檎咀?，利用漸開線的特性使得該過程較為平穩(wěn)，當(dāng)該圓弧段與地面接觸滾動時，能夠使機器人在運動過程中重心與地面間距離不變，提高移動機器人穩(wěn)定性。

本實施例中，所述直線段1的前端設(shè)置有用于將所述輪腿本體連接于腿部驅(qū)動軸的連接件5，該連接件5包括外包在輪腿本體前端的殼體以及與殼體一體的連接板，殼體上設(shè)有用于與腿部驅(qū)動軸配合的安裝孔，連接板上分布有連接孔，可通過螺釘?shù)染o固件將連接板與輪腿本體之間進行緊固，因此腿部驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動可帶動整個輪腿本體旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)行進。

本實施例中，所述直線段1尾端相切于漸開線段2的前端；所述第二圓弧段3的前端和尾端分別對應(yīng)相切于所述漸開線段2的尾端和第一圓弧段4的前端，當(dāng)輪腿本體行進時，直線段1、漸開線段2、第二圓弧段3和第一圓弧段4依次與地面接觸，不同節(jié)段之間相切能夠保證輪腿本體不同節(jié)段能夠平滑過渡，避免機器人行進中上下竄動。

本實施例中，所述輪腿本體的外表面和內(nèi)表面之間在其尾端通過平滑曲面7連接，當(dāng)輪腿本體行進至其后端與地面接觸時，可通過該平滑曲面7與地面滾動摩擦，以提高輪腿本體行進時的穩(wěn)定性。

本實施例中，所述連接件5上設(shè)有用于與所述腿部驅(qū)動軸配合的連接孔；腿部驅(qū)動軸通過花鍵傳動配合在連接孔內(nèi)。

本實施例中，所述第一圓弧段4以所述連接孔的孔心為圓心，當(dāng)?shù)谝粓A弧段4與地面發(fā)生滾動時，機器人在運動過程中重心與地面間距離不變，有效提高移動機器人的穩(wěn)定性。

本實施例中，所述第一圓弧段4所對應(yīng)圓心角的范圍為：20°～90°，保證輪腿轉(zhuǎn)動過程中，具有足夠的距離以輪式滾動的方式進行行走，保證機器人平穩(wěn)行進。

本實施例中，所述毛刺層6通過橡膠制作，其外表面為矩形齒結(jié)構(gòu)，外表面的橡膠毛刺層6可增大與地面的接觸面積及摩擦力，減小對地面的壓強，防止運動過程中打滑等現(xiàn)象。

本實施例中，所述毛刺層6粘接于所述第一圓弧段4外表面以及輪腿本體尾端的平滑曲面7，避免輪腿本體在以輪式滾動的方式行進的過程中發(fā)生的打滑現(xiàn)象。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。