CN110271622A - 轮足式结构及轮足式机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮足式结构及轮足式机器人，该轮足式结构包括：行走足以及转动连接所述行走足的轮足组件，所述轮足组件包括脚掌以及装配于所述脚掌上的驱动轮；其中，在所述脚掌相对所述行走足转动至第一位置时，所述脚掌支撑于承载面，所述驱动轮与所述承载面之间具有间隙；在所述脚掌相对所述行走足转动至第二位置时，所述脚掌脱离于所述承载面，所述驱动轮支撑于所述承载面且可被驱动地在所述承载面上滚动。本发明设计了一种轮足式结构及具有其的轮足式机器人，该轮足式结构可以根据用户的使用需求任何切换为轮式移动或足式移动，从而满足轮足式机器人能够较快的在不同的路面上行走，扩展了轮足式接器人的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种轮足式结构及轮足式机器人。
背景技术
目前，移动机器人的应用的领域越来越广泛，例如地形勘察、军事运输、矿山开采等领域具有潜在的应用前景。该移动机器人通常包括足式机器人和轮式机器人。其中，足式机器人以步行、奔跑和跳跃为移动方式，可以在复杂地形行走，具有移动性强、负载能力强等特点，但是在矿山开采等复杂地形的移动速度较慢，行走稳定性有待提高。轮式机器人适合平坦地面，速度较快，但是难以在复杂地形上移动。
因此，如何设计一种全新结构的机器人，使其能够较快的在不同的路面上行走，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种可以满足不同路面快速移动的轮足式结构及轮足式机器人以解决上述技术问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种轮足式结构，包括：行走足以及转动连接所述行走足的轮足组件，所述轮足组件包括脚掌以及装配于所述脚掌上的驱动轮；
其中，在所述脚掌相对所述行走足转动至第一位置时，所述脚掌支撑于承载面，所述驱动轮与所述承载面之间具有间隙；在所述脚掌相对所述行走足转动至第二位置时，所述脚掌脱离于所述承载面，所述驱动轮支撑于所述承载面且可被驱动地在所述承载面上滚动。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，所述驱动轮包括驱动件以及连接于所述驱动件上的车轮，所述车轮的轴心线与所述脚掌所在平面构成第一夹角α；其中，当所述脚掌从所述第一位置转动至所述第二位置时，所述脚掌转动的角度为α。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，所述驱动件包括驱动主体以及于所述驱动主体一端延伸出的驱动轴，所述驱动轴连接于所述车轮以驱动所述车轮转动，所述驱动主体的另一端固定于脚掌。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，所述驱动主体的中心轴与所述脚掌所在平面构成第二夹角β；其中，所述第二夹角β大于所述第一夹角α。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，当所述脚掌处于第一位置时，所述车轮的顶部相对所述车轮的底部靠近所述脚掌的中心线。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，所述轮足式结构还包括驱动装置，所述驱动装置包括主体部及从所述主体部延伸出的连接轴，所述主体部固定在所述脚掌上，所述连接轴固接于所述行走足的连接部。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，所述驱动装置为舵机。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，所述驱动轮为多个，分设于所述脚掌的同侧或者相对侧面。
本发明轮足式结构的进一步改进在于，所述驱动轮为两个，两个所述驱动轮设置在所述脚掌的外侧。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种轮足式机器人，包括：机器人躯体部以及如上述中任一项所述的轮足式结构，所述轮足式结构装配于所述机器人躯体部。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明设计了一种轮足式结构及具有其的轮足式机器人，该轮足式结构可以根据用户的使用需求任何切换为轮式移动或足式移动，从而满足轮足式机器人能够较快的在不同的路面上行走，扩展了轮足式接器人的应用领域。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
图1是本发明一示例性实施例示出的一种轮足式结构在足式移动时的结构示意图；
图2是本发明一示例性实施例示出的一种轮足式结构在足式移动时的部分结构示意图；
图3是本发明一示例性实施例示出的一种轮足式结构在足式移动时的部分结构侧面示意图；
图4是本发明一示例性实施例示出的一种轮足式结构在轮式移动时的结构示意图；
图5是本发明一示例性实施例示出的一种轮足式结构在轮式移动时的部分结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1和图4所示，本发明实施例的轮足式机器人包括机器人躯体部(未图示)以及轮足式结构100，该轮足式结构100装配于机器人躯体部。该轮足式结构100在控制单元的控制下可以切换为轮式移动或足式移动，从而使轮足式机器人可以适配各种不同的地形。当然，本发明的轮足式结构100并不限于应用于轮足式机器人上，该轮足式结构100还可以应用于其他任意类型的移动装置上，本发明中以轮足式结构100应用于轮足式机器人为例作具体描述。
如图1至图5所示，该轮足式结构100包括行走足1以及转动连接行走足1的轮足组件2，通过控制轮足组件2相对行走足1的转动，以调整轮足组件2不同的移动状态。具体地，该轮足组件2包括脚掌21以及装配于脚掌21上的驱动轮22，该轮足组件2通过脚掌21可以在承载面上行走，即足式移动；通过驱动轮22可以在承载面上滑行，即轮式移动。
其中，在脚掌21相对行走足1转动至第一位置(如图1所示)时，脚掌21支撑于承载面，此时驱动轮22与承载面之间具有间隙，即驱动轮22处于收起状态，轮足式结构100通过脚掌21在承载面上行走。在脚掌21相对行走足1转动至第二位置(如图2所示)时，脚掌21脱离于承载面，驱动轮22支撑于承载面且可被驱动地在承载面上滚动，即通过转动轮足组件2，以调整脚掌21脱离承载面，并使驱动轮22支撑在承载面上。
在一实施例中，该驱动轮22包括驱动件221以及连接于驱动件221上的车轮222，该驱动件221用于驱动车轮222转动，从而使轮足式机器人移动。本实施例中，该驱动件221可以选用多种类型的电机。其中，在脚掌21相对行走足1转动至第二位置时，该车轮222的轴心线与承载面平行，即车轮222为正常的滚动状态。本实施例中，该车轮222的轴心线与脚掌21所在平面构成第一夹角α。其中，当脚掌21从第一位置转动至第二位置时，脚掌21转动的角度为α。可选地，该第一夹角α的范围为15°～85°之间。在一优选实施例中，该第一夹角α为30°。
进一步地，该驱动件221包括驱动主体以及于驱动主体一端延伸出的驱动轴(未图示)，驱动轴连接于车轮以驱动车轮222转动，驱动主体的另一端固定于脚掌21。本实施例中，该驱动主体的轴心线与车轮222的轴心线不平行。该驱动主体的中心轴与脚掌21所在平面构成第二夹角β。其中，第二夹角β大于第一夹角α，如此设置以使驱动件221设置在脚掌21的边缘位置，可以使车轮222紧靠脚掌21设置，避免车轮222外露造成容易撞损，而且还可以减小该驱动主体的尺寸。
在一实施例中，当脚掌21处于第一位置时，车轮222的顶部相对车轮222的底部靠近脚掌21的中心线。即在脚掌21处于第一位置时，此时车轮222倾斜靠向脚掌21，在无需使用该驱动轮22时，可以起到保护车轮222的效果。
其中，在同一行走足1上，可以设置有多个驱动轮22，多个驱动轮22分设于脚掌21的同侧或者相对侧面，如此可以保证行走足1在轮式移动时可以稳步滑行。通常情况下，行走足1包括两个或者四个，任一行走足1上的多个驱动轮22设置在脚掌21的外侧，即行走足1行进方向上的两侧，当然，在不同应用环境下，多个驱动轮22也可以设置于行走足1的内侧或者两侧均设置。
本实施例中，轮足式机器人为两个行走足1，每个行走足1上配置两个驱动轮22，该两个驱动轮22设置在脚掌21的同一侧，具体地，两个驱动轮22设置在脚掌21的外侧。其中，在脚掌21处于第一位置时，两个行走足1上的车轮222呈八字型；在脚掌21处于第二位置时，两个行走足1上的两个脚掌21呈八字型。
进一步地，该轮足式结构100还包括驱动装置23，驱动装置23包括主体部231及从主体部231延伸出的连接轴232。该主体部231固定在脚掌21上，连接轴232固接于行走足1的连接部。该驱动装置23用于驱动脚掌21相对行走足1转动，以控制脚掌21相对行走足1转动至第一位置或第二位置。在发明的实施例中，该驱动装置23为舵机。当然，驱动装置23并不限于选用舵机，其他可以满足控制脚掌21相对行走足1转动的驱动装置23均适用于本发明中。
本发明轮足式机器人可以根据检测的地形数据自行判断采用轮式移动或者足式移动的行走方式，也可以由用户通过无线遥控等手段对轮足式机器人进行控制切换行走方式。
本实施例中具有轮足式结构100的轮足式机器人具体地的工作程序如下：在轮足式机器人采用足式移动的方式时，脚掌21接触于地面(即承载面)，车轮222位于脚掌21的侧面且与地面无接触，不会对轮足式机器人的行走动作造成干扰。当轮足式机器人由行走状态切换到轮式移动状态时，此时轮足式机器人直立，并驱动行走足1的关节降低重心，此时驱动装置23驱动脚掌21转动至第二位置，以使车轮222到达垂直于地面的位置，此时脚掌21与地面无接触，轮足式机器人通过驱动轮22进行滑行。
本发明设计了一种轮足式结构及具有其的轮足式机器人，该轮足式结构可以根据用户的使用需求任何切换为轮式移动或足式移动，在切换移动方式后，不会损失轮足式结构的移动自由度，从而满足轮足式机器人能够较快的在不同的路面上行走，扩展了轮足式接器人的应用领域。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种轮足式结构，其特征在于，包括：行走足以及转动连接所述行走足的轮足组件，所述轮足组件包括脚掌以及装配于所述脚掌上的驱动轮；
其中，在所述脚掌相对所述行走足转动至第一位置时，所述脚掌支撑于承载面，所述驱动轮与所述承载面之间具有间隙；在所述脚掌相对所述行走足转动至第二位置时，所述脚掌脱离于所述承载面，所述驱动轮支撑于所述承载面且可被驱动地在所述承载面上滚动。
2.根据权利要求1所述的轮足式结构，其特征在于，所述驱动轮包括驱动件以及连接于所述驱动件上的车轮，所述车轮的轴心线与所述脚掌所在平面构成第一夹角α；其中，当所述脚掌从所述第一位置转动至所述第二位置时，所述脚掌转动的角度为α。
3.根据权利要求2所述的轮足式结构，其特征在于，所述驱动件包括驱动主体以及于所述驱动主体一端延伸出的驱动轴，所述驱动轴连接于所述车轮以驱动所述车轮转动，所述驱动主体的另一端固定于脚掌。
4.根据权利要求3所述的轮足式结构，其特征在于，所述驱动主体的中心轴与所述脚掌所在平面构成第二夹角β；其中，所述第二夹角β大于所述第一夹角α。
5.根据权利要求2所述的轮足式结构，其特征在于，当所述脚掌处于第一位置时，所述车轮的顶部相对所述车轮的底部靠近所述脚掌的中心线。
6.根据权利要求1所述的轮足式结构，其特征在于，所述轮足式结构还包括驱动装置，所述驱动装置包括主体部及从所述主体部延伸出的连接轴，所述主体部固定在所述脚掌上，所述连接轴固接于所述行走足的连接部。
7.根据权利要求6所述的轮足式结构，其特征在于，所述驱动装置为舵机。
8.根据权利要求1所述的轮足式结构，其特征在于，所述驱动轮为多个，分设于所述脚掌的同侧或者相对侧面。
9.根据权利要求1所述的轮足式结构，其特征在于，所述驱动轮为两个，两个所述驱动轮设置在所述脚掌的外侧。
10.一种轮足式机器人，其特征在于，包括：机器人躯体部以及如权利要求1至9中任一项所述的轮足式结构，所述轮足式结构装配于所述机器人躯体部。
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