本發(fā)明涉及一種可變形的地面移動(dòng)式機(jī)器人。更明確地，本發(fā)明涉及一種具有球形滾動(dòng)以及四足行走功能的變形機(jī)器人。屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著機(jī)器人技術(shù)不斷地發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)高效率和地形適應(yīng)能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)移動(dòng)式機(jī)器人難以滿足這種更加復(fù)雜的需求，具有混合驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人有良好的發(fā)展前景。

對(duì)多種傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)綜合以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)模式，成為了一種可行的設(shè)計(jì)思路。其中，球形滾動(dòng)和足式步行結(jié)合的機(jī)器人兼具了球形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率高和足式機(jī)器人地形適應(yīng)能力好的特點(diǎn)。球形機(jī)器人和足式步行機(jī)器人在結(jié)構(gòu)上差異較大，其關(guān)鍵在于如何將這兩種運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行深度地綜合設(shè)計(jì)，以兼具實(shí)現(xiàn)這兩種運(yùn)動(dòng)模式的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明專利cn103538644a中公開了一種具有滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)與足式行走功能的機(jī)器人，該機(jī)器人同樣結(jié)合了滾動(dòng)和行走兩種運(yùn)動(dòng)模式的優(yōu)點(diǎn)，但是用于滾動(dòng)的下半球形外殼也用于行走，在滾動(dòng)過(guò)程中，下半球殼難以保持完整的球面，滾動(dòng)效率受到影響；在行走過(guò)程中，張開的半球殼降低了對(duì)機(jī)器人機(jī)身的封閉式保護(hù)。發(fā)明專利cn104002887a中公開了一種快速轉(zhuǎn)向的機(jī)器人，包括兩側(cè)8對(duì)球面球足機(jī)構(gòu)和中間擺錘機(jī)構(gòu)，通過(guò)兩側(cè)的球面球足機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的快速轉(zhuǎn)向，但是球面球足機(jī)構(gòu)不具備行走功能，難以適應(yīng)更為復(fù)雜的地形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種兼具球形滾動(dòng)和足式步行功能的機(jī)器人，將球形滾動(dòng)和足式行走這兩種運(yùn)動(dòng)模式深度融合，提升機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效率和對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種具有四足爬行功能的球形機(jī)器人，包括球殼模塊、滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊，支撐模塊、足部模塊、足部平衡模塊。其特征在于：球殼模塊的中間部分與支撐模塊固連，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊的主軸通過(guò)法蘭固連在支撐模塊上，足部模塊分成兩部分，分別安裝在主軸的兩端，足部平衡模塊安裝在支撐模塊上，與球殼模塊、足部模塊連接。

所述的球殼模塊由空心薄壁球殼構(gòu)成，分為三個(gè)部分，球殼模塊的第一部分為球形外殼中間鼓形的部分，球殼模塊的第二部分為球形外殼的兩邊的部分，每一邊的球殼模塊第二部分都有兩個(gè)孔，球殼模塊的第三部分為填補(bǔ)球殼模塊第二部分中兩個(gè)孔的球面薄壁。

所述的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊由主軸、滾動(dòng)小齒輪、滾動(dòng)大齒輪、滾動(dòng)支架、滾動(dòng)基座、滾動(dòng)電機(jī)、滾動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、蝸輪蝸桿減速器、導(dǎo)電滑環(huán)、齒輪軸套、導(dǎo)電滑環(huán)軸套、法蘭組成。滾動(dòng)支架通過(guò)軸承安裝在主軸上，滾動(dòng)大齒輪、導(dǎo)電滑環(huán)安裝在主軸上，分別位于滾動(dòng)支架的兩側(cè)，齒輪軸套、導(dǎo)電滑環(huán)軸套安裝在主軸上，用于滾動(dòng)大齒輪和導(dǎo)電滑環(huán)的軸向定位。滾動(dòng)基座與滾動(dòng)支架之間固定連接，滾動(dòng)電機(jī)安裝在蝸輪蝸桿減速器上，滾動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、蝸輪蝸桿減速器安裝在滾動(dòng)基座上，滾動(dòng)小齒輪安裝在蝸輪蝸桿減速器的輸出軸上，與滾動(dòng)大齒輪嚙合。滾動(dòng)電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器、滾動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器作為本發(fā)明所述機(jī)器人的配重，用于改變機(jī)器人的重心。

所述的支撐模塊由龍骨、連接角支架、連接板、支撐板組成。連接板通過(guò)連接角支架拼接成一個(gè)環(huán)形，支撐板與連接板固定連接，這樣就形成了支撐模塊的一面，另一面以相同的方式連接，每根龍骨的兩端分別與支撐模塊每一面的連接角支架連接，把支撐模塊的兩面連接起來(lái)。

所述的足部模塊，由足部基座、足部導(dǎo)電滑環(huán)、連接管、墊塊和四組獨(dú)立的足部模塊子單元組成，每一組足部模塊子單元中零部件的安裝方式相同。足部子單元安裝在足部基座上，每一組足部模塊子單元包括髖關(guān)節(jié)支架、大腿關(guān)節(jié)支架、小腿關(guān)節(jié)支架、足末端支架、足末端桿、舵機(jī)、舵盤、電位器、連接軸、電位器齒輪a、電位器齒輪b、電位器支架、電位器軸。足部子單元安裝在足部基座上。在足部模塊子單元中，每個(gè)舵機(jī)都安裝了一個(gè)舵盤，第一舵機(jī)安裝在足部基座上，髖關(guān)節(jié)支架一端安裝在第一舵機(jī)的舵盤上，另一端安裝在大腿關(guān)節(jié)支架上，通過(guò)連接軸a，足部基座、髖關(guān)節(jié)支架、大腿關(guān)節(jié)支架連接在一起。第二舵機(jī)安裝在大腿關(guān)節(jié)支架上，第三舵機(jī)安裝在足末端支架上。小腿關(guān)節(jié)支架一端安裝在第二舵機(jī)的舵盤和大腿關(guān)節(jié)支架上，另一端安裝在第三舵機(jī)的舵盤和足末端支架上，足末端桿安裝在足末端支架上。連接軸b連接大腿關(guān)節(jié)支架和小腿關(guān)節(jié)支架，連接軸c連接足末端支架和小腿關(guān)節(jié)支架。電位器a安裝在電位器支架上，電位器支架安裝在足部基座上，電位器齒輪a通過(guò)電位器軸安裝在電位器a上，電位器齒輪b安裝在舵機(jī)a上，電位器齒輪a與電位器齒輪b嚙合。電位器b安裝在連接軸b上，電位器c安裝在連接軸c上。足末端支架上安裝球殼模塊的第三部分。足部導(dǎo)電滑環(huán)內(nèi)孔安裝在主軸上，外圈安裝在足部基座上。墊塊安裝在球殼模塊的第二部分上，連接管的一端安裝在墊塊上，另一端安裝在足部基座上。

所述的足部平衡模塊，由平衡電機(jī)，平衡齒輪a、平衡齒輪b、基座軸套、導(dǎo)軌、導(dǎo)柱墊塊、導(dǎo)柱組成。平衡電機(jī)安裝在支撐模塊的支撐板上，平衡齒輪a安裝在平衡電機(jī)上，平衡齒輪b的內(nèi)孔通過(guò)軸承裝在基座軸套上，端面安裝在足部模塊的足部基座上，平衡齒輪a與平衡齒輪b嚙合。導(dǎo)軌安裝在支撐模塊的連接板上，導(dǎo)柱墊塊安裝在球殼模塊第二部分的邊緣上，導(dǎo)柱的一端安裝在導(dǎo)柱墊塊上，一端在導(dǎo)軌的凹槽里滑動(dòng)。

本發(fā)明具有基本球形滾動(dòng)模式、基本四足行走模式和混合運(yùn)動(dòng)模式三種運(yùn)動(dòng)模式。在球形滾動(dòng)時(shí)，足部模塊收縮在球殼模塊內(nèi)，即球殼模塊的三個(gè)部分形成一個(gè)完整的球形。滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾動(dòng)支架、滾動(dòng)基座、滾動(dòng)電機(jī)、滾動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、蝸輪蝸桿減速器繞主軸旋轉(zhuǎn)，從而使整個(gè)機(jī)器人的重心發(fā)生偏移，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的直線滾動(dòng)。在滾動(dòng)過(guò)程中，機(jī)器人的足部模塊在足部平衡模塊的作用下，與地面不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，只有水平方向上的相對(duì)移動(dòng)。在需要轉(zhuǎn)向時(shí)，足部平衡模塊驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的足部基座以相反的方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向力矩，使機(jī)器人在原地轉(zhuǎn)向。在基本四足行走模式中，足部平衡模塊驅(qū)動(dòng)足部模塊相對(duì)機(jī)器人的球殼模塊和支撐模塊保持靜止，足部模塊子單元向外伸展，足末端著地，四組足部模塊子單元形成機(jī)器人的四條腿，在四條腿的相互配合下實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走。機(jī)器人的混合運(yùn)動(dòng)模式就是在機(jī)器人以其中一種基本運(yùn)動(dòng)模式為主運(yùn)動(dòng)時(shí)，另一種基本運(yùn)動(dòng)模式地執(zhí)行機(jī)構(gòu)幫助其更好地完成動(dòng)作。例如，在機(jī)器人遇到較小的障礙物無(wú)法直接滾過(guò)去的時(shí)候，可以令部分的足部模塊子單元伸出球殼并做踏地動(dòng)作，幫助機(jī)器人越過(guò)障礙物。在基本足式行走模式中，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊可以調(diào)整機(jī)器人的重心，使機(jī)器人在足式行走中的步幅增加，以提升步行速度和穩(wěn)定性。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本發(fā)明兼具球形滾動(dòng)和足式行走兩種基本運(yùn)動(dòng)模式，使機(jī)器人可以在平地上快速的移動(dòng)，也可以越過(guò)崎嶇的地形。

(2)本發(fā)明將球形滾動(dòng)和足式行走兩種基本運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行融合，使機(jī)器人不僅兼具了這兩種運(yùn)動(dòng)模式的優(yōu)點(diǎn)，還極大提升了機(jī)器人在球形滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的越障能力，以及在足式行走運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)速度。

(3)本發(fā)明所述機(jī)器人的足式結(jié)構(gòu)和用于滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立。機(jī)器人在球形滾動(dòng)時(shí)，球形外殼的保持性更好，滾動(dòng)更加穩(wěn)定。在足式越障時(shí)，球形外殼有助于越障的實(shí)現(xiàn)。

(4)本發(fā)明所述的機(jī)器人利用左右兩側(cè)的足部模塊，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的零半徑轉(zhuǎn)向，提升了機(jī)器人在狹小空間中的應(yīng)用性。

(5)本發(fā)明所述的機(jī)器人中具有支撐模塊，使機(jī)器人的機(jī)身更加堅(jiān)固，在球形滾動(dòng)的時(shí)候，球殼模塊的球形保持性很好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的機(jī)器人球形滾動(dòng)狀態(tài)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的機(jī)器人足式行走狀態(tài)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中機(jī)器人的配重驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中機(jī)器人的足部模塊示意圖。

圖5為圖4中機(jī)器人的足部模塊子單元示意圖。

圖6為圖5中足部模塊子單元中大腿關(guān)節(jié)、小腿關(guān)節(jié)、足末端安裝示意圖。

圖7為本發(fā)明的提供的機(jī)器人的支撐模塊示意圖。

圖8為本發(fā)明提供的機(jī)器人的足部平衡模塊示意圖。

圖9為本發(fā)明所述機(jī)器人在翻越階梯時(shí)的示意圖。

圖10為本發(fā)明所述機(jī)器人在爬坡時(shí)的示意圖。

圖11為本發(fā)明所述機(jī)器人在跨越深溝的示意圖。

圖12為發(fā)明所述機(jī)器人的實(shí)例五。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下，但以下實(shí)施例僅是說(shuō)明性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受這些實(shí)施例的限制。

實(shí)施例一

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明所述的機(jī)器人包括球殼模塊1、滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2、足部模塊3、支撐模塊4、足部平衡模塊5。球殼模塊分為球殼模塊第一部分11、球殼模塊第二部分121、122、球殼模塊第三部分131、132、133、134。滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2通過(guò)法蘭212、213與支撐模塊的支撐板412、422連接。支撐模塊4包括左側(cè)支撐41和右側(cè)支撐42，左側(cè)支撐41和右側(cè)支撐42分別安裝在球殼模塊的第一部分11的左右兩側(cè)，起到機(jī)器人結(jié)構(gòu)支撐的作用。足部模塊3包括左側(cè)足部31和右側(cè)足部32，分別安裝在滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2的主軸21的兩端，球殼模塊第二部分121、122分別與左側(cè)足部31、右側(cè)足部32連接，球殼模塊第三部分131、132、133、134分別安裝在足部模塊子單元311、312、321、322上。足部平衡模塊5包括左側(cè)足部平衡51和右側(cè)足部平衡52，分別安裝在支撐模塊4、球殼模塊第二部分121、122、足部模塊3、主軸21上。在機(jī)器人球形滾動(dòng)的時(shí)候，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊運(yùn)動(dòng)，改變機(jī)器人的重心，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人滾動(dòng)。在滾動(dòng)時(shí)，足部平衡模塊5驅(qū)動(dòng)足部模塊3以使其保持相對(duì)地面平行。

如圖2所示，為本發(fā)明提供的機(jī)器人的足式行走狀態(tài)，球殼模塊第一部分11和支撐模塊4形成機(jī)器人的主體，左側(cè)足部31、右側(cè)足部32安裝在球殼模塊第一部分11的兩側(cè)，機(jī)器人行走時(shí)，足部模塊子單元311、312、321、322從球殼模塊第二部分121、122中伸展出來(lái)，四組足部模塊子單元按照一定的順序依次抬起、擺動(dòng)、落下，實(shí)現(xiàn)足式行走的功能。在機(jī)器人足式行走的時(shí)候，足部平衡模塊5驅(qū)動(dòng)足部模塊3的足部基座315、325相對(duì)球殼模塊第一部分11和支撐模塊4靜止。

如圖3所示，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊包括主軸21、滾動(dòng)支架22、滾動(dòng)基座23、滾動(dòng)大齒輪24、滾動(dòng)小齒輪25、蝸輪蝸桿減速器26、滾動(dòng)電機(jī)27、滾動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器28、導(dǎo)電滑環(huán)29、導(dǎo)電滑環(huán)軸套210、齒輪軸套211、法蘭212和法蘭213。滾動(dòng)支架22通過(guò)軸承安裝在主軸21上，滾動(dòng)基座23與滾動(dòng)支架22固連，蝸輪蝸桿減速器26和滾動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器28安裝在滾動(dòng)基座23上。滾動(dòng)電機(jī)27和滾動(dòng)小齒輪25分別安裝在蝸輪蝸桿減速器26的輸入端和輸出端上。滾動(dòng)大齒輪24、導(dǎo)電滑環(huán)210的內(nèi)孔與主軸21固連，分別安裝在滾動(dòng)支架22的兩側(cè)。滾動(dòng)大齒輪24與滾動(dòng)小齒輪25嚙合。導(dǎo)電滑環(huán)軸套210安裝在主軸21上，用于導(dǎo)電滑環(huán)29的軸向固定，齒輪軸套211安裝在主軸21上，用于滾動(dòng)大齒輪24的軸向固定。法蘭212和法蘭213套在主軸21上，與主軸21固連。法蘭212、法蘭213用于導(dǎo)電滑環(huán)軸套210和齒輪軸套211的軸向固定，法蘭212、法蘭213還與支撐板412、422固連，起到連接驅(qū)動(dòng)模塊2和支撐模塊4的作用。滾動(dòng)模塊2的工作原理是，滾動(dòng)電機(jī)27旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿減速器26帶動(dòng)滾動(dòng)小齒輪25轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)闈L動(dòng)大齒輪24與主軸21固連，所以在滾動(dòng)小齒輪25的帶動(dòng)下，由滾動(dòng)支架22、滾動(dòng)基座23、蝸輪蝸桿減速器26、滾動(dòng)電機(jī)27、滾動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器28所組成的配重繞主軸21旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到改變機(jī)器人重心的目的。

如圖4所示，本發(fā)明所述機(jī)器人的足部模塊3包括足部子單元31、32、33、34，左足部基座351，右足部基座352，連接管361、362、363、364，墊塊371、372、373、374，足部導(dǎo)電滑環(huán)381、382。足部模塊3為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以左邊部分為例，足部子單元31、32安裝在左足部基座351的兩端。足部導(dǎo)電滑環(huán)381的外圈安裝在左足部基座351的中心孔內(nèi)，內(nèi)孔安裝在主軸21上，足部導(dǎo)電滑環(huán)381用于機(jī)器人主控制系統(tǒng)與舵機(jī)控制系統(tǒng)之間的信號(hào)傳輸。連接管361的一端安裝在左足部基座351上，另一端上安裝墊塊371，墊塊371與球殼模塊第二部分121固連。連接管362、墊塊372的連接方式和連接管361、墊塊371相同。球殼模塊第三部分131與足部子單元31、32固連。左足部基座351中心孔的一端通過(guò)軸承安裝在主軸21上，另一端的端面與平衡齒輪b514固連。在機(jī)器人滾動(dòng)或者行走時(shí)，左側(cè)足部平衡51的運(yùn)動(dòng)作用到平衡齒輪b514上，帶動(dòng)足部基座351相對(duì)主軸21轉(zhuǎn)動(dòng)或者靜止。足部模塊3的右邊部分結(jié)構(gòu)和安裝方式相同。當(dāng)機(jī)器人在基本球形滾動(dòng)模式中，足部模塊子單元31、32、33、34呈收縮狀態(tài)，球殼模塊1的三個(gè)部分形成一個(gè)完整的球形。當(dāng)機(jī)器人在基本四足行走模式中，足部子單元31、32、33、34從球殼模塊第二部分121、122中伸出，形成機(jī)器人在基本四足行走模式中的腿。

如圖5、圖6所示，以足部模塊子單元33為例說(shuō)明足部模塊子單元的結(jié)構(gòu)。足部模塊子單元包括第一舵機(jī)331、髖關(guān)節(jié)支架332、第二舵機(jī)333、大腿關(guān)節(jié)支架334、小腿關(guān)節(jié)支架335、第三舵機(jī)336、足末端支架337、足末端桿338、舵盤339、3310、3311、電位器3312、3313、3314、連接軸3315、3316、3317、電位器軸3318、電位器支架3319、電位器齒輪a3320、電位器齒輪b3321。第一舵機(jī)331安裝在足部基座352上，髖關(guān)節(jié)支架332的一端通過(guò)舵盤339安裝第一舵機(jī)331上，另一端安裝在大腿關(guān)節(jié)支架334上，通過(guò)連接軸3315，使得足部基座352、髖關(guān)節(jié)支架332、大腿關(guān)節(jié)支架334連接在一起，連接軸3315與足部基座352相連的一端裝有一個(gè)軸承，以減少髖關(guān)節(jié)支架332轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦，另一端通過(guò)一個(gè)螺母固定。第一舵機(jī)331驅(qū)動(dòng)髖關(guān)節(jié)332轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖6所示，第二舵機(jī)333安裝在大腿關(guān)節(jié)支架334上，小腿關(guān)節(jié)支架335的一端通過(guò)舵盤3310和連接軸3316安裝在第二舵機(jī)333和大腿關(guān)節(jié)支架334上。第二舵機(jī)333驅(qū)動(dòng)小腿關(guān)節(jié)支架335相對(duì)大腿關(guān)節(jié)支架334轉(zhuǎn)動(dòng)。第三舵機(jī)336安裝在足末端支架337上，小腿關(guān)節(jié)支架335的另一端通過(guò)舵盤3311和連接軸3316安裝在第三舵機(jī)336和足末端支架337上，第三舵機(jī)336驅(qū)動(dòng)足末端支架337相對(duì)小腿關(guān)節(jié)支架335轉(zhuǎn)動(dòng)。足末端桿338固連在足末端支架337上。小腿關(guān)節(jié)335中間部分兩邊凹陷進(jìn)去，為了讓足部模塊子單元運(yùn)動(dòng)時(shí)減少與球殼模塊121、122的干涉，增大足部模塊子單元的運(yùn)動(dòng)空間。三個(gè)電位器3312、3313、3314用于測(cè)量第一舵機(jī)331、第二舵機(jī)333、第三舵機(jī)336轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電位器3312安裝在電位器支架3319上，電位器支架3319安裝在足部基座352上，電位器軸3318連接電位器3312和電位器齒輪a3320，電位器齒輪b3321安裝在第一舵機(jī)331上，第一舵機(jī)331的運(yùn)動(dòng)通過(guò)電位器齒輪a3321和電位器齒輪b3320的嚙合傳遞給電位器3312。電位器3313安裝在大腿關(guān)節(jié)支架334和小腿關(guān)節(jié)支架335的轉(zhuǎn)動(dòng)處。電位器3314安裝在小腿關(guān)節(jié)支架335和足末端支架337的轉(zhuǎn)動(dòng)處。

如圖7所示，本發(fā)明所述機(jī)器人的支撐模塊4包括龍骨43、左側(cè)支持41、右側(cè)支撐42。左側(cè)支撐41與右側(cè)支撐42的結(jié)構(gòu)相同，以左側(cè)支撐41為例說(shuō)明左側(cè)支撐41和右側(cè)支撐42的結(jié)構(gòu)。左側(cè)支撐41包括連接板411、支撐板412、連接角支架413。支撐板412的每個(gè)輪輻上安裝了連接板411，連接板411拼接成一個(gè)環(huán)形，連接角支架413豎直的一面安裝在在連接板411上，呈圓周等距分布。右側(cè)支撐42以相同的方式安裝。龍骨43的兩端分別安裝在連接角支架413、423上，連接了左側(cè)支撐41和右側(cè)支撐42。連接角支架413、423曲面的一面與球殼模塊的第一部分11固連，支撐板412、422中間的孔與配重驅(qū)動(dòng)模塊的法蘭212和法蘭213連接，支撐模塊4起到了對(duì)本發(fā)明所述機(jī)器人的整體支撐作用。

如圖8所示，本發(fā)明所述機(jī)器人的足部平衡模塊分為左側(cè)足部平衡51和右側(cè)足部平衡52，每一側(cè)的足部平衡模塊結(jié)構(gòu)相同。以右側(cè)足部平衡52為例說(shuō)明，包括導(dǎo)柱521、導(dǎo)柱墊塊522、導(dǎo)軌523、平衡齒輪b524、基座軸套525、平衡齒輪a526、平衡電機(jī)527。平衡電機(jī)安裝在支撐板422上，平衡齒輪a526安裝在平衡電機(jī)527上，平衡齒輪b524中間孔通過(guò)軸承安裝在基座軸套525上，基座軸套525安裝在主軸21上，平衡齒輪b524的端面固連在足部基座352上，平衡齒輪a526和平衡齒輪b524嚙合。導(dǎo)柱墊塊522固連在球殼模塊第二部分121上，導(dǎo)軌523固連在連接板422拼接成的環(huán)形上，導(dǎo)柱521的一端套在導(dǎo)柱墊塊522上，另一端插入導(dǎo)軌523的凹槽內(nèi)。基座軸套525內(nèi)圓周面和外圓周面之間開有兩個(gè)孔，目的是使足部導(dǎo)電滑環(huán)382內(nèi)圈的引線從足部基座中伸出。機(jī)器人在基本球形滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式中，平衡電機(jī)527帶動(dòng)平衡齒輪a526轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)到足部基座352上，驅(qū)動(dòng)足部模塊的右側(cè)部分相對(duì)球殼模塊第一部分11轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，會(huì)帶動(dòng)球殼模塊第二部分122相對(duì)球殼模塊第一部分11轉(zhuǎn)動(dòng)，球殼模塊第二部分122在導(dǎo)柱521、導(dǎo)柱墊塊522、導(dǎo)軌523的作用下，同心轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中球形外殼的完整性，同時(shí)導(dǎo)柱521、導(dǎo)柱墊塊522、導(dǎo)軌523使球殼模塊第一部分11和球殼模塊第二部分122之間的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦減少。機(jī)器人在基本足式行走模式中，平衡電機(jī)保持靜止，使得足部模塊相對(duì)球殼模塊11保持靜止，保持機(jī)器人在行走時(shí)的穩(wěn)定性。

實(shí)施例二

如圖9所示，當(dāng)機(jī)器人遇到較高的臺(tái)階，無(wú)法依靠純球形滾動(dòng)翻越的時(shí)候，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2調(diào)整機(jī)器人的重心向前傾，球殼模塊第一部分11抵住臺(tái)階的邊緣，足部子單元32、33從球殼模塊121、122中伸展出來(lái)，足部子單元的32、33的末端接觸地面，兩個(gè)足部子單元與地面的接觸點(diǎn)和球殼模塊第一部分11與臺(tái)階的接觸點(diǎn)形成三個(gè)支撐點(diǎn)，足部子單元32、33在舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將機(jī)器人的重心抬起。在抬起的過(guò)程中，足部子單元的末端與地面保持靜止，足部基座351、352在足部平衡模塊5的作用下保持相對(duì)地面平行。由于在滾動(dòng)過(guò)程中，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2調(diào)整機(jī)器人重心偏向臺(tái)階方向。在機(jī)器人抬起的過(guò)程中，當(dāng)主軸21越過(guò)臺(tái)階面6的時(shí)候，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2繼續(xù)保持機(jī)器人的重心前傾，足部子單元32、33收回，變成球形滾動(dòng)的形態(tài)。

實(shí)施例三

如圖10所示，在機(jī)器人爬較長(zhǎng)、較陡的斜坡的過(guò)程中，可以利用機(jī)器人的足式行走運(yùn)動(dòng)模式爬坡。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到坡底的時(shí)候，足部模塊3的四組足部模塊子單元31、32、33、34從球殼模塊第二部分121、122中伸出，足末端接觸地面，將機(jī)器人抬起，球殼模塊第一部分11脫離地面，四組足部模塊子單元31、32、33、34相互配合，按照一定的順序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走功能。在機(jī)器人行走的過(guò)程中，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2不斷調(diào)整機(jī)器人的重心，使機(jī)器人在行走過(guò)程中保持穩(wěn)定。足部平衡模塊5保持足部基座351、352與地面平行。當(dāng)四組足部模塊子單元31、32、33、34都踏上斜坡的時(shí)候，足部平衡模塊5調(diào)整足部基座351、352與坡面保持平行。滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2的重心調(diào)整使得機(jī)器人在行走時(shí)，邁出的每一步的步幅增大，加快了爬坡的速度。

實(shí)施例四

如圖11所示，在機(jī)器人遇到較寬的深溝，無(wú)法利用足式行走功能直接跨越時(shí)，可以利用機(jī)器人的球殼模塊1和足部模塊3共同作用，跨越深溝。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到深溝的邊緣時(shí)，足部模塊子單元31、32、33、34從球殼模塊第二部分121、122中伸出，前端兩組足部模塊子單元32、33的末端伸展到深溝對(duì)面的地面上，后端兩組足部模塊子單元31、34的末端落在機(jī)器人主體所在的那一側(cè)地面上，在足部模塊子單元31、32、33、34伸展的過(guò)程中，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2不斷調(diào)整機(jī)器人重心的位置，使機(jī)器人不發(fā)生滾動(dòng)。當(dāng)足末端接觸到地面后，足部模塊3的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，將機(jī)器人抬起，并將機(jī)器人的主體移動(dòng)到深溝對(duì)面的地面上，在機(jī)器人跨越深溝的過(guò)程中，足部平衡模塊5保持足部模塊3相對(duì)球殼模塊第一部分11和支撐模塊4靜止。當(dāng)機(jī)器人的主體跨越深溝落地之后，足部模塊子單元31、32、33、34收回到球殼模塊第二部分121、122中，在收回的過(guò)程中，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊2調(diào)整機(jī)器人的重心，使機(jī)器人不發(fā)生滾動(dòng)。

實(shí)施例五

如圖12所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一相比，結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于減少了滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊。本實(shí)施例中機(jī)器人同樣可以實(shí)現(xiàn)球形滾動(dòng)和足式行走功能，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊的功能由足部模塊實(shí)現(xiàn)。當(dāng)機(jī)器人在球形滾動(dòng)時(shí)，足部模塊3的左右兩側(cè)相對(duì)球殼模塊第一部分11同向轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器人兩側(cè)的重心發(fā)生改變，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人滾動(dòng)。當(dāng)需要機(jī)器人轉(zhuǎn)向的時(shí)候，轉(zhuǎn)向方式和實(shí)施例一相同。機(jī)器人的足式行走功能與實(shí)施例一相同。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及控制方式做任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。