本发明属于移动载具,尤其是涉及一种爬行多足机器人的腿部结构。
背景技术:
1、目前,在野外进行电力运维作业时,传统轮式和履带式载具平台难以直接到达作业现场,或者需要破坏性的到达作业现场,不仅影响了电力系统的运维效率和设备的正常维护,也造成大量经济损失。
2、现有机械腿式移动平台方案多利用大腿带小腿前后摆动,实现平台的前进。但是大腿和小腿仅能够在前进方向的一个平面内摆动,处于山地等起伏复杂环境,当前进方向突然出现障碍物,大腿和小腿摆动的方案无法避开,可能会导致移动平台翻倒。
3、因此急需一种爬行多足机器人的腿部结构,以解决现有技术中的机械腿式移动平台处于山地等起伏复杂环境,当前进方向突然出现障碍物,现有的腿部结构式移动平台无法躲避,可能会导致移动平台翻倒的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种爬行多足机器人的腿部结构,以解决现有技术中的机械腿式移动平台处于山地等起伏复杂环境,当前进方向突然出现障碍物,现有的腿部结构式移动平台无法躲避,可能会导致移动平台翻倒的问题。
2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
3、一种爬行多足机器人的腿部结构,包括摆动单元、大腿单元和小腿单元,所述摆动单元的一端与移动平台连接,所述摆动单元的另一端与所述大腿单元连接,所述小腿单元设置在所述大腿单元上,所述摆动单元能够摆动,并带动所述大腿单元和所述小腿单元产生摆动,从而使移动平台产生位移;
4、所述摆动单元包括横支臂、第一电机、驱动轮、传动块、传动杆、纵支臂、支臂转轴、传动轮组和转向电机,所述第一电机设置在所述横支臂上,所述驱动轮与所述第一电机的输出轴固定连接,所述传动轮组设置在所述驱动轮和所述传动块之间;所述传动块设置在所述横支臂上,且能够沿所述横支臂滑动,所述第一电机能够带动所述驱动轮转动,并通过所述传动轮组带动所述传动块做往复运动;
5、所述支臂转轴与所述纵支臂转动连接,所述纵支臂的一端与所述横支臂转动连接,所述纵支臂的另一端与所述大腿单元连接,所述传动杆的一端与所述传动块铰接,所述传动杆的另一端与所述支臂转轴连接;
6、所述传动轮组包括第一传动轮和第二传动轮,所述第一传动轮和第二传动轮固定连接,且所述第一传动轮和第二传动轮同轴,所述第一传动轮能够与所述驱动轮连接,所述第二传动轮能够和所述传动块连接,所述第一传动轮的直径大于所述第二传动轮的直径所述传动轮组用于为所述驱动轮减速;
7、所述转向电机与移动平台连接,所述转向电机的输出轴能够与所述横支臂连接,并使所述摆动单元围绕所述转向电机的输出轴转动,从而使所述腿部结构在移动平台两侧前后摆动,使腿部结构绕过障碍物。
8、进一步地,还包括减震单元,所述减震单元包括第一端板、第二端板、牵拉杆、第一磁板和第二磁板,所述第一端板与所述小腿单元连接,所述牵拉杆的两端分别连接所述第一端板和所述第二端板,所述第一磁板设置在所述第一端板上,所述第二磁板设置在所述第二端板上,且所述第一磁板与所述第二磁板相对的一侧具有相同的磁极。
9、进一步地,所述大腿单元包括第二电机和第一转动杆,所述第二电机与所述纵支臂连接,所述第二电机的输出轴与所述第一转动杆连接,所述第二电机用于驱动所述第一转动杆转动,使所述小腿单元围绕所述第二电机的输出轴转动。
10、进一步地,还包括伸缩驱动单元,所述伸缩驱动单元包括第一连接板、第二连接板和支撑杆,所述第一连接板和所述第二连接板之间通过所述支撑杆连接。
11、进一步地,所述大腿单元还包括第二转动杆和第三电机,所述第三电机设置在所述第一转动杆上,所述第二转动杆与所述第三电机的输出轴连接,所述第二转动杆的外壁与所述第一连接板连接,所述第三电机转动,能够驱动所述第二转动杆围绕所述第三电机的输出轴转动,并带动所述伸缩驱动单元围绕所述第三电机的输出轴转动。
12、进一步地,所述伸缩驱动单元还包括第四电机、驱动杆和丝杠,所述第四电机设置在所述第二转动杆上,所述第四电机的输出轴与所述驱动杆连接,所述丝杠的一端与所述第一连接板转动连接,所述第四电机能够带动所述驱动杆将转动传递给所述丝杠,并使所述小腿单元伸缩。
13、进一步地,所述伸缩驱动单元还包括驱动齿轮、传动链条和传动齿轮,所述驱动齿轮设置在所述驱动杆上,所述传动齿轮设置在所述丝杠上,所述传动齿轮通过所述传动链条与所述驱动齿轮连接。
14、进一步地,所述小腿单元包括外筒、螺母和内筒,所述外筒的一端与所述第二连接板连接,所述内筒能够插入所述外筒,所述内筒的一端与所述螺母固定连接;所述螺母能够与所述丝杠连接,所述螺母能够驱动所述内筒在所述外筒内沿着所述外筒滑动,实现所述小腿单元的伸缩变化。
15、进一步地,所述外筒的内壁上设有导向轨,所述螺母的外壁上设有导向槽,所述导向槽能够与所述导向轨连接,所述螺母能够沿着所述导向轨直线运动,所述导向轨用于防止所述螺母转动,所述螺母仅能够沿着所述外筒直线滑动。
16、进一步地,还包括接地单元,所述接地单元包括连接柱和接地座,所述连接柱的一端与所述第二端板连接,所述连接柱的另一端与所述接地座连接。
17、与现有技术相比,本发明至少可实现如下有益效果之一:
18、(1)本发明腿部结构的转向电机的输出轴能够与转向块连接,并使摆动单元围绕转向电机的输出轴转动,从而使腿部结构在移动平台两侧前后摆动,腿部结构能够绕过障碍物,确保移动平台平稳越障,更适用于山地环境;传动轮组的第一传动轮的直径大于所述第二传动轮的直径,传动轮组用于为所述驱动轮减速,增大驱动轮对传动块的扭矩,增大本发明腿部结构的负载能力;
19、(2)本发明的第二电机用于驱动第一转动杆转动,从而带动大腿单元转动,使伸缩驱动单元和小腿单元围绕第二电机的输出轴转动,从而使腿部结构在摆动单元上摆动,使腿部结构绕过障碍物,确保移动平台平稳越障,更适用于山地环境;
20、(3)本发明的第三电机转动,能够驱动第二转动杆围绕第三电机的输出轴转动,从而能够带动伸缩驱动单元和小腿单元围绕第三电机的输出轴转动,调整腿部结构的跨度,改变移动平台与地面的间距,增加移动平台的通过性;
21、(4)本发明的第四电机能够带动驱动杆和驱动齿轮转动,并通过传动链条将转动传递给传动齿轮和丝杠,丝杠转动,使小腿单元伸缩,从而能够在不抬起大腿单元的情况下,仍能够使腿部结构前后摆动,而不妨碍移动平台的前进过程;
22、(5)本发明的连接柱与接地座连接的一端上设有球头,接地座上设有球窝,球头能够与球窝连接,且不能脱离球窝,球头和球窝用于保证接地座的接地面能够完全与地面连接,确保本发明的腿部结构能够切实抓地。
23、本发明中,上述各技术方案之间可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的内容中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
1.一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,包括摆动单元(1)、大腿单元(2)和小腿单元(4),所述摆动单元(1)的一端与移动平台连接,所述摆动单元(1)的另一端与所述大腿单元(2)连接,所述小腿单元(4)设置在所述大腿单元(2)上,所述摆动单元(1)能够摆动,并带动所述大腿单元(2)和所述小腿单元(4)产生摆动,从而使移动平台产生位移;
2.根据权利要求1所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,还包括减震单元(6),所述减震单元(6)包括第一端板(61)、第二端板(62)、牵拉杆(63)、第一磁板(64)和第二磁板(65),所述第一端板(61)与所述小腿单元(4)连接,所述牵拉杆(63)的两端分别连接所述第一端板(61)和所述第二端板(62),所述第一磁板(64)设置在所述第一端板(61)上,所述第二磁板(65)设置在所述第二端板(62)上,且所述第一磁板(64)与所述第二磁板(65)相对的一侧具有相同的磁极。
3.根据权利要求2所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,所述大腿单元(2)包括第二电机(21)和第一转动杆(22),所述第二电机(21)与所述纵支臂(16)连接,所述第二电机(21)的输出轴与所述第一转动杆(22)连接,所述第二电机(21)用于驱动所述第一转动杆(22)转动,使所述小腿单元(4)围绕所述第二电机(21)的输出轴转动。
4.根据权利要求3所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,还包括伸缩驱动单元(3),所述伸缩驱动单元(3)包括第一连接板(31)、第二连接板(32)和支撑杆(33),所述第一连接板(31)和所述第二连接板(32)之间通过所述支撑杆(33)连接。
5.根据权利要求4所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,所述大腿单元(2)还包括第二转动杆(23)和第三电机(24),所述第三电机(24)设置在所述第一转动杆(22)上,所述第二转动杆(23)与所述第三电机(24)的输出轴连接,所述第二转动杆(23)的外壁与所述第一连接板(31)连接,所述第三电机(24)转动,能够驱动所述第二转动杆(23)围绕所述第三电机(24)的输出轴转动,并带动所述伸缩驱动单元(3)围绕所述第三电机(24)的输出轴转动。
6.根据权利要求5所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,所述伸缩驱动单元(3)还包括第四电机(34)、驱动杆(35)和丝杠(36),所述第四电机(34)设置在所述第二转动杆(23)上,所述第四电机(34)的输出轴与所述驱动杆(35)连接,所述丝杠(36)的一端与所述第一连接板(31)转动连接,所述第四电机(34)能够带动所述驱动杆(35)将转动传递给所述丝杠(36),并使所述小腿单元(4)伸缩。
7.根据权利要求6所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,所述伸缩驱动单元(3)还包括驱动齿轮、传动链条(37)和传动齿轮(38),所述驱动齿轮设置在所述驱动杆(35)上,所述传动齿轮(38)设置在所述丝杠(36)上,所述传动齿轮(38)通过所述传动链条(37)与所述驱动齿轮连接。
8.根据权利要求6所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,所述小腿单元(4)包括外筒(41)、螺母(42)和内筒(43),所述外筒(41)的一端与所述第二连接板(32)连接,所述内筒(43)能够插入所述外筒(41),所述内筒(43)的一端与所述螺母(42)固定连接;所述螺母(42)能够与所述丝杠(36)连接,所述螺母(42)能够驱动所述内筒(43)在所述外筒(41)内沿着所述外筒(41)滑动,实现所述小腿单元(4)的伸缩变化。
9.根据权利要求8所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,所述外筒(41)的内壁上设有导向轨(44),所述螺母(42)的外壁上设有导向槽(45),所述导向槽(45)能够与所述导向轨(44)连接,所述螺母(42)能够沿着所述导向轨(44)直线运动,所述导向轨(44)用于防止所述螺母(42)转动,所述螺母(42)仅能够沿着所述外筒(41)直线滑动。
10.根据权利要求8所述的一种爬行多足机器人的腿部结构,其特征在于,还包括接地单元(5),所述接地单元(5)包括连接柱(51)和接地座(52),所述连接柱(51)的一端与所述第二端板(62)连接,所述连接柱(51)的另一端与所述接地座(52)连接。