本發(fā)明涉及一種四足輪式移動機(jī)器人，具體地說是一種能在平坦地面上快速移動，同時又能在崎嶇地面上順利跨越障礙物的機(jī)器人，屬于移動機(jī)器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

移動機(jī)器人能夠通過傳感器反饋信息感知環(huán)境以及自身狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動，從而完成一定功能或任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)。目前，移動機(jī)器人已經(jīng)廣泛運(yùn)用到救災(zāi)搶險、野外考察與教育娛樂等諸多行業(yè)中，在軍事、科學(xué)研究以及生活中扮演著越來越重要的角色。常見的移動機(jī)器人以輪式移動機(jī)器人與足式移動機(jī)器人為主。輪式移動機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，具有移動速度快與行走效率高的特點(diǎn)，非常適合于在平坦的地面上移動，但是它對復(fù)雜地形無能為力。足式移動機(jī)器人對地形的適應(yīng)能力非常好，可以自主跨越障礙物，但是其移動速度慢。隨著移動機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展以及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，移動機(jī)器人需要在更加復(fù)雜且環(huán)境未知的條件中工作，僅僅依靠輪式或者足式移動機(jī)器人已經(jīng)無法適應(yīng)工作環(huán)境的復(fù)雜性與多樣性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述不足，本發(fā)明提供了一種四足輪式移動機(jī)器人。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種四足輪式移動機(jī)器人，是由兩個全方位高清攝像頭、車體框架、慣性測量裝置和四條支腿組成的，所述兩個全方位高清攝像頭固定在車體框架上表面的前后兩端，可用于對周圍環(huán)境地貌的識別，所述慣性測量裝置固定在車體框架上表面的中心位置，可用于測量機(jī)器人在移動過程中的位姿，所述四條支腿對稱地安裝在車體框架兩側(cè)。所述支腿均由直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、擺動機(jī)構(gòu)和移動輪組成的。

更進(jìn)一步地，所述直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括第一步進(jìn)電機(jī)、第一聯(lián)軸器、絲杠、螺母、橫梁、第一直線軸承、第二直線軸承、第一光軸和第二光軸，所述第一步進(jìn)電機(jī)固定在車體框架上，所述絲杠與螺母通過螺紋副連接，并且通過第一聯(lián)軸器與第一步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接，所述螺母與橫梁連接，所述第一直線軸承與橫梁左端面連接，并且通過內(nèi)部的移動副與第一光軸連接，所述第二直線軸承與橫梁右端面連接，并且通過內(nèi)部的移動副與第二光軸連接，所述橫梁下方兩側(cè)分別設(shè)置有第一u形連接板和第二u形連接板。

更近一步地，所述擺動機(jī)構(gòu)包括電推桿和擺動梁，所述電推桿一端通過第一u形連接板與橫梁連接，另一端通過第三u形連接板與擺動梁連接，所述擺動梁一端通過第二u形連接板與橫梁連接，另一端為圓形固定座，用于固定移動輪。

更近一步地，所述移動輪包括第二步進(jìn)電機(jī)、減速箱、第二聯(lián)軸器、車輪軸、第一固定端子、第二固定端子、編碼器、第一深溝球軸承、第二深溝球軸承、車輪和端蓋，所述減速箱固定在圓形固定座的一側(cè)，所述第一固定端子固定在圓形固定座的另一側(cè)，所述第二步進(jìn)電機(jī)通過第一鍵與減速箱連接，所述減速箱的輸出軸通過第二聯(lián)軸器與車輪軸連接，所述車輪軸一端安裝有第一深溝球軸承，另一端安裝有第二深溝球軸承，所述第一深溝球軸承安裝在第一固定端子內(nèi)部，所述第二深溝球軸承安裝在第二固定端子內(nèi)部，所述第二固定端子與第一固定端子連接，所述編碼器與第二固定端子連接，所述第二固定端子圓弧面與車輪內(nèi)部圓弧面有2mm間隙，所述車輪通過四個螺釘與端蓋連接，同時車輪通過第二鍵與車輪軸連接，所述端蓋通過中心螺釘與車輪軸連接。

該發(fā)明的有益之處是，該發(fā)明通過直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)帶動擺動機(jī)構(gòu)和移動輪沿豎直方向做直線運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了支腿的上下移動運(yùn)動，通過擺動機(jī)構(gòu)帶動移動輪前后擺動，實(shí)現(xiàn)了支腿的擺動運(yùn)動，這兩種機(jī)構(gòu)的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)支腿在較大范圍內(nèi)運(yùn)動，增大了移動機(jī)器人的步長；在崎嶇路面上，移動輪鎖死，每條支腿具有上下移動和前后擺動兩個自由度，四條支腿可實(shí)現(xiàn)翻越障礙和爬樓梯等；在平潭地面上，每條支腿的直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和擺動機(jī)構(gòu)鎖死，四個移動輪可實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人的快速運(yùn)動和轉(zhuǎn)彎。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了快速移動與翻越障礙的有效結(jié)合，即可以保證在平坦地面上的移動速度又具有非常好的跨越障礙的能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的四足輪式移動機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明圖1的直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明圖1的擺動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明圖1的移動輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、全方位高清攝像頭，2、車體框架，3、慣性測量裝置，4、左前支腿，5、右前支腿，6、左后支腿，7、右后支腿，8、直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，801、第一步進(jìn)電機(jī)，802、第一聯(lián)軸器，803、絲杠，804、螺母，805、橫梁，806、直線軸承，807、光軸，808、第一u形連接板，809、第二u形連接板，9、擺動機(jī)構(gòu)，901、電推桿，902、擺動梁，903、第三u形連接板，904、圓形固定座，10、移動輪，1001、第二步進(jìn)電機(jī)，1002、第一鍵，1003、減速箱，1004、減速箱輸出軸，1005、第二聯(lián)軸器，1006、第一固定端子，1007、第一深溝球軸承，1008、第二固定端子，1009、第二深溝球軸承，1010、車輪軸，1011、編碼器，1012、車輪，1013、第二鍵，1014、端蓋。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。

下面結(jié)合圖1-4對發(fā)明的一種四足輪式移動機(jī)器人的結(jié)構(gòu)做詳細(xì)的描述。一種四足輪式移動機(jī)器人，是由兩個全方位高清攝像頭1、車體框架2、慣性測量裝置3和四條支腿4-7組成的，所述兩個全方位高清攝像頭1固定在車體框架上表面的前后兩端，可用于對周圍環(huán)境地貌的識別，所述慣性測量裝置3固定在車體框架上表面的中心位置，可用于測量機(jī)器人在移動過程中的位姿，所述四條支腿對稱地安裝在車體框架兩側(cè)。所述支腿均由直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)8、擺動機(jī)構(gòu)9和移動輪10組成的。

更進(jìn)一步地，所述直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)8包括第一步進(jìn)電機(jī)801、第一聯(lián)軸器802、絲杠803、螺母804、橫梁805、第一直線軸承806、第二直線軸承807、第一光軸808和第二光軸809，所述第一步進(jìn)電機(jī)801固定在車體框架2上，所述絲杠803與螺母804通過螺紋副連接，并且通過第一聯(lián)軸器802與第一步進(jìn)電機(jī)801轉(zhuǎn)軸連接，所述螺母804與橫梁805連接，所述第一直線軸承806與橫梁805左端面連接，并且通過內(nèi)部的移動副與第一光軸408連接，所述第二直線軸承807與橫梁805右端面連接，并且通過內(nèi)部的移動副與第二光軸809連接，所述橫梁805下方兩側(cè)分別設(shè)置有第一u形連接板810和第二u形連接板811。

更近一步地，所述擺動機(jī)構(gòu)9包括電推桿901和擺動梁902，所述電推桿901一端通過第一u形連接板810與橫梁905連接，另一端通過第三u形連接板903與擺動梁902連接，所述擺動梁902一端通過第二u形連接板811與橫405梁連接，另一端為圓形固定座904，用于固定移動輪10。

更近一步地，所述移動輪10包括第二步進(jìn)電機(jī)1001、減速箱1003、第二聯(lián)軸器1005、車輪軸1010、第一固定端子1006、第二固定端子1011、編碼器1008、第一深溝球軸承1007、第二深溝球軸承1009、車輪1012和端蓋1014，所述減速箱1003固定在圓形固定座904的一側(cè)，所述第一固定端子1006固定在圓形固定座904的另一側(cè)，所述第二步進(jìn)電機(jī)1001通過第一鍵1002與減速箱1003連接，所述減速箱1003的輸出軸1004通過第二聯(lián)軸器1005與車輪軸1010連接，所述車輪軸1010一端安裝有第一深溝球軸承1007，另一端安裝有第二深溝球軸承1009，所述第一深溝球軸承1007安裝在第一固定端子1006內(nèi)部，所述第二深溝球軸承1009安裝在第二固定端子1011內(nèi)部，所述第二固定端子1011與第一固定端子1006連接，所述編碼器1008與第二固定端子1011連接，所述第二固定端子1011圓弧面與車輪1012內(nèi)部圓弧面有2mm間隙，所述車1012輪通過四個螺釘與端蓋1014連接，同時車輪1012通過第二鍵1013與車輪軸1010連接，所述端蓋1014通過中心螺釘與車輪軸1010連接。

工作原理：四輪移動機(jī)器人在平潭地面上運(yùn)動時，支腿4-7中的直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)8和擺動機(jī)構(gòu)9鎖死，只有移動輪10可以運(yùn)動，并且四個直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)8和四個擺動機(jī)構(gòu)9均保持相同位置，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在快速運(yùn)動使車體框架2始終保持水平；通過改變直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)8或者擺動機(jī)構(gòu)9的鎖死位置可降低機(jī)器人整體中心，保證機(jī)器人快速運(yùn)動過程中的平穩(wěn)性；四輪移動機(jī)器人在翻越障礙時，四個移動輪10均鎖死，若左前腿4遇到障礙時，擺動機(jī)構(gòu)9中的電推桿901保持長度不變，直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)8中的第一步進(jìn)電機(jī)801轉(zhuǎn)動使擺動機(jī)構(gòu)9上升，待左前支腿4中的車輪1012高于障礙物后，擺動機(jī)構(gòu)9中的電推桿901長度縮短，使擺動梁902向前擺動一定的角度，驅(qū)動直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)8中的第一步進(jìn)電機(jī)801使擺動機(jī)構(gòu)9下降至車輪1012底部接觸到障礙物的頂端，至此左前腿4翻越了障礙物，通過相同的操作可使其余支腿翻越障礙。在翻越障礙過程中，慣性測量裝置3可以實(shí)時獲取機(jī)器人的位姿，機(jī)器人自動調(diào)節(jié)支腿運(yùn)動并保證運(yùn)動過程中機(jī)器人的穩(wěn)定性。該發(fā)明設(shè)計科學(xué)合理，移動機(jī)器人的翻越障礙和快速移動能力明顯，值得大范圍推廣。

對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下，對實(shí)施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。