技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种机器人，具体涉及一种腿轮混合机器人，用于载人或载物。
背景技术
[0002] 足式机器人由步行腿组成，足式机器人具有优良的越障、过沟和地形适应能
力，运动灵活性好优点，但是具有行走速度慢、驱动效率低等缺点，
能量利用效率低限制了足式机器人有效
载荷自重比；而轮式机器人行走速度快、驱动效率高、但是越障能力有限。当前的研究和产品主要集中在足式和轮式两种机器人方面，不能进一步集中利用两种机器人的越障能力和运行速度快的优点。
[0003] 轮式机器人一般由两个
电机驱动两组
车轮实现机器人在地面上运动，足式机器人一般由两个或者四个腿组成，通过各个腿交替和地面
接触，实现在地面上行走。
[0004] 轮式机器人越障能力有限，过沟能力和地形适应能力较低；足式机器人行走速度缓慢、驱动效率低、控制复杂。
[0005]
现有技术中也有采用腿轮混合设计的机器人，但是腿和轮是根据工况分别单独使用的，并非同时使用，没有充分利用轮式机器人和足式机器人的优点。实用新型内容
[0006] 针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种腿轮混合机器人，同时设置了车轮和步行腿，具有较高的越障能力和过沟能力，地形适应能力强；同时行走速度快、驱动效率高、控制简单。
[0007] 为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0008] 本实用新型提供一种腿轮混合机器人，包括车体，所述车体下部安装有车轮和步行腿，所述车轮位于所述车体行进方向的后侧，所述步行腿位于所述车体行进方向的前侧，所述车轮设置有第一
驱动电机，所述机器人同时依靠所述车轮和步行腿行走。
[0009] 进一步，所述车轮包括至少两组，所述车轮行走时，将驱动力通过车体传递至所述步行腿，驱动所述步行腿行走；或者所述步行腿设置有第二驱动电机，用于驱动所述步行腿行走。
[0010] 进一步，所述步行腿包括至少两组，分别为左腿和右腿，左腿和右腿结构相同对称布置，在所述机器人行走过程中所述左腿和右腿交替接触地面，所述左腿和右腿均为包括若干根
连杆的
运动链机构。
[0011] 进一步，所述左腿和右腿均包括
啮合传动的第一
齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮安装在所述车体上，所述第二齿轮的中
心轴的两端分别连接有第一
曲柄和第二曲柄，所述第二齿轮旋转的同时驱动所述第一曲柄和第二曲柄旋转；所述第一曲柄的外端铰接有第三连杆，所述第二曲柄的外端铰接有第二连杆，所述第二连杆和第三连杆下端分别与腿部连杆铰接，所述第三连杆上铰接有第一连杆，所述第一连杆另一端与所述车体铰接。
[0012] 进一步，所述第一齿轮或第二齿轮为原动件，所述第二驱动电机驱动所述第一齿轮或第二齿轮转动，所述左腿和右腿中的第一齿轮之间连接
传动轴。
[0013] 进一步，同一组步行腿中的所述第一曲柄和第二曲柄的
位置相差180度；不同组步行腿中的所述第一曲柄的位置相差180度，所述第二曲柄的位置也是相差180度；所述第二曲柄和第二连杆均为Z字形，所述第二曲柄转动过程中可以避让所述第二驱动电机。
[0014] 进一步，所述腿部连杆为T型，下端呈半圆形。
[0015] 进一步，所述车体包括车架，所述车架呈平台型，所述车架下部设置有两个支腿和两个安装板，后部的两个支腿下端分别安装所述车轮，前部的两个安装板上安装所述第一齿轮、第二齿轮和第一连杆。
[0016] 进一步，所述安装板垂直所述车体安装，所述第一齿轮和第二齿轮安装在所述安装板内侧，所述第一连杆、第一曲柄安装在所述安装板外侧。
[0017] 进一步，所述步行腿相邻设置，两组所述步行腿的间距小于两组所述车轮的间距。
[0018] 采用上述结构设置的腿轮混合机器人具有以下优点：
[0019] 本实用新型中机器人采用了步行腿机构，该步行腿可以实现步态运动，两组步行腿可以交替和地面接触
支撑。步行腿的迈步行走可以由电机驱动或者车轮驱动力实现。
[0020] 本实用新型中机器人采用两个电机驱动车轮转动，可以在地面上实现两
自由度运动，具有轮式机器人运动速度快、运动灵活等特点。
[0021] 本实用新型中机器人根据工况，电机输出力矩，越障能力、过沟能力增强，可以跨越一定宽度的壕沟。
[0022] 本实用新型中机器人可以适应不同的地面地形，适应能力较强。
[0023] 本实用新型中机器人步行腿运动结构只需要一个电机驱动，控制简单。
[0024] 本实用新型中机器人充分利用了轮式机器人和足式机器人的优点，结构新颖。
附图说明
[0025] 图1是本实用新型
实施例1中机器人的立体图；
[0026] 图2是本实用新型实施例1中机器人的分解图；
[0027] 图3是本实用新型实施例1中机器人的主视图；
[0028] 图4是本实用新型实施例1中机器人的左视图；
[0029] 图5是本实用新型实施例1中机器人的剖视图；
[0030] 图6是本实用新型所采用步行腿(左腿)的立体图；
[0031] 图7是本实用新型所采用步行腿(左腿)的分解图；
[0032] 图8是本实用新型所采用步行腿(左腿)的主视图；
[0033] 图9是本实用新型所采用步行腿(左腿)的平面机构简图。
[0034] 图中：1.车体；1-1.车架；1-2.支腿；1-3.安装板；2.车轮；3.第一驱动电机；4.第二驱动电机；5.步行腿；5-1.第一连杆；5-2.第一齿轮；5-3.第二齿轮；5-4.第一曲柄；5-5.中心轴；5-6.第二曲柄；5-7.第二连杆；5-8.腿部连杆；5-9.第三连杆；6.传动轴；7.第一驱动电机；8.车轮。
具体实施方式
[0035] 本实用新型的设计构思是：
[0036] 现有技术中的轮式机器人越障能力有限，过沟能力和地形适应能力较低。足式机器人行走速度缓慢、驱动效率低、控制复杂。为此，本实用新型提供了一种腿轮混合机器人，同时设置了车轮和步行腿，车轮位于行进方向的后侧，步行腿位于行进方向的前侧，机器人同时依靠车轮和步行腿行走，充分利用了轮式机器人和足式机器人的优点。
[0037] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0038] 实施例1
[0039] 如图1、图2、图3、图4所示为本实用新型实施例1，在该实施例中，一种腿轮混合机器人，包括车体1，车体1下部安装有车轮和步行腿5，车轮位于车体1行进方向的后侧，步行腿5位于车体1行进方向的前侧，车轮设置有第一驱动电机，机器人同时依靠车轮和步行腿5行走。
[0040] 如图1所示，车轮包括两组，即车轮2、8，车轮2设置有第一驱动电机3，车轮8设置有第一驱动电机7。
[0041] 在该实施例中，步行腿5设置有第二驱动电机4，用于驱动步行腿5行走，即步行腿5可以主动行走。第二驱动电机4输出力矩，机器人的越障能力、过沟能力增强，可以跨越一定宽度的壕沟。
[0042] 如图3所示，步行腿5包括两组，分别为左腿和右腿，左腿和右腿结构相同对称布置，在机器人行走过程中左腿和右腿交替接触地面，左腿和右腿均为包括若干根连杆的运动链机构。第二驱动电机4仅需要设置一组，驱动左腿和右腿均可，左腿和右腿之间还设置有传动轴6，下面有具体描述。
[0043] 如图6、图7、图8所示，左腿和右腿均包括啮合传动的第一齿轮5-2和第二齿轮5-3，第一齿轮5-2和第二齿轮5-3安装在车体1上，第二齿轮5-3的中心轴5-5的两端分别连接有第一曲柄5-4和第二曲柄5-6，第二齿轮5-3旋转的同时驱动第一曲柄5-4和第二曲柄5-6旋转。
[0044] 中心轴5-5的两端和第一曲柄5-4和第二曲柄5-6不是铰接结构，而是传动结构，例如可以采用方孔和方轴的连接结构。
[0045] 第一曲柄5-4的外端铰接有第三连杆5-9，第二曲柄5-6的外端铰接有第二连杆5-7，第二连杆5-7和第三连杆5-9下端分别与腿部连杆5-8铰接，第三连杆5-9上铰接有第一连杆5-1，第一连杆5-1另一端与车体1铰接。
[0046] 在该机构中，第一齿轮5-2或第二齿轮5-3为原动件，第二驱动电机4驱动第一齿轮5-2或第二齿轮5-3转动，左腿和右腿中的第一齿轮5-2之间连接传动轴6。第二驱动电机4的
输出轴可以直接连接第一齿轮5-2或第二齿轮5-3的中心轴，或者第二驱动电机4的输出轴通过齿轮与第一齿轮5-2或第二齿轮5-3啮合传动。
[0047] 第二驱动电机4需要安装在车体1上，无论是驱动第一齿轮5-2还是第二齿轮5-3，第二驱动电机4的安装结构都不能影响运动链的运动轨迹。
[0048] 如图6、图7所示，同一组步行腿5中的第一曲柄5-4和第二曲柄5-6的位置相差180度；因为左腿和右腿需要交替接触地面，所以如图1、图2所示，不同组步行腿5中的第一曲柄5-4的位置相差180度，第二曲柄5-6的位置也是相差180度。
[0049] 第二曲柄5-6和第二连杆5-7均为Z字形。
[0050] 当第二驱动电机4驱动第二齿轮5-3转动时，Z字形的第二曲柄5-6转动过程中可以避让第二驱动电机4。
[0051] 如图8所示，腿部连杆5-8为T型，下端呈半圆形，有利于腿部连杆5-8与地面以弧线移动轨迹接触并离开。
[0052] 如图3、图4、图5所示，车体1包括车架1-1，车架1-1呈平台型，车架1-1下部设置有两个支腿1-2和两个安装板1-3，后部的两个支腿1-2下端分别安装车轮2、8，前部的两个安装板1-3上安装第一齿轮5-2、第二齿轮5-3和第一连杆5-1。
[0053] 安装板1-3垂直车体安装，第一齿轮5-2和第二齿轮5-3安装在安装板1-3内侧，第一连杆5-1、第一曲柄5-4安装在安装板1-3外侧。
[0054] 支腿1-2、安装板1-3和车架1-1可以一体制成，可以采用结构强度较高重量较轻的
铝合金、塑料、
碳纤维等材料制成。步行腿5中的运动链结构要求采用结构强度较高的不锈
钢、塑料、
碳纤维等材料制成。车架1-1上还可以设置辅助固定物，用来固定所载物体。
[0055] 如图3所示，步行腿5相邻设置，两组步行腿5的间距小于两组车轮2、8的间距。机器人整体类似一个三足结构。两组步行腿5相邻设置，间距较小，这样设计能够避免步行腿5交替接触地面时车体1发生明显颠簸。
[0056] 步行腿5的自由度数由公式F＝3n-(2Pl+Ph)进行计算，可以分两种情况来计算，参考图9所示的左腿平面机构简图。
[0057] 当第一齿轮5-2为原动件时，第一齿轮5-2和第二齿轮5-3是机构的一部分，其中活动构件数n＝6，低副数Pl＝8，高副数Ph＝1，则F＝1，机构具有确定运动。
[0058] 其中，低副包括第一齿轮5-2的中心轴安装处、第二齿轮5-3的中心轴5-5安装处、第一连杆5-1的两端铰接处、第三连杆5-9的两端铰接处和第二连杆5-7的两端铰接处，高副仅包括第一齿轮5-2和第二齿轮5-3的啮合传动。
[0059] 当第二齿轮5-3为原动件时，第一齿轮5-2可以不算是机构的一部分，其中活动构件数n＝5，低副数Pl＝7，高副数Ph＝0，则F＝1，机构具有确定运动。
[0060] 其中，低副包括第二齿轮5-3的中心轴5-5安装处、第一连杆5-1的两端铰接处、第三连杆5-9的两端铰接处和第二连杆5-7的两端铰接处，高副为零。
[0061] 实施例2
[0062] 在该实施例中，与实施例1所不同的是，步行腿5不设置第二驱动电机4，当车轮2、8行走时，将驱动力通过车体1传递至步行腿5，驱动步行腿5行走。
[0063] 因为没有第二驱动电机4输出力矩，机器人的越障能力、过沟能力相比实施例1会弱一些，但是比轮式机器人还是要明显提高。
[0064] 在该实施例中腿轮混合机器人的其他结构与实施例1中相同，此处不再重复描述。
[0065] 实施例3
[0066] 在该实施例中，与实施例1所不同的是，步行腿5可以设置多于两组的偶数个，车轮也可以设置多于两组的偶数个。
[0067] 例如两组车轮和四组步行腿5的组合，两组车轮还是位于车体1行进方向的后侧，四组步行腿5位于车体1行进方向的前侧。要求前面两组步行腿5和中部的两组步行腿5结构相同，车体1左右两侧可以同时具有接触地面的步行腿5，这样机器人的行进速度会更快，也更平稳，越障能力、过沟能力更强。
[0068] 例如四组车轮和两组步行腿5的组合，四组车轮还是位于车体1行进方向的后侧，两组步行腿5位于车体1行进方向的前侧。这样机器人的行进速度会更快，也更平稳，承载能力更高。
[0069] 在该实施例中腿轮混合机器人的其他结构与实施例1中相同，此处不再重复描述。
[0070] 以上，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的
基础上进行其他的改进或
变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以
权利要求的保护范围为准。
