一種輪腿式3?PUU并聯移動機器人制造技術

一種輪腿式3?PUU并聯移動機器人，屬于并聯機器人領域，可解決現有機器人結構復雜，輪腿式轉換不穩定，不易實現的問題，包括基底平臺、動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ、支鏈和全向輪，所述支鏈包括三條內支鏈和三條外支鏈，基底平臺通過內支鏈與動平臺Ⅰ連接，通過外支鏈與動平臺Ⅱ連接，每條支鏈包括連桿、虎克鉸和移動副，連桿兩端連接虎克鉸，連桿頂端的虎克鉸連接于基底平臺，連桿底端的虎克鉸連接于移動副，內支鏈的移動副在連桿的外側，外支鏈的移動副在連桿的內側，全向輪與內支鏈的移動副連接。本發明專利技術驅動數量明顯減少，且容易控制。

A wheel legged mobile robot PUU 3 parallel

A wheel leg type 3 PUU parallel robot, belonging to the field of parallel robot, the robot can solve the existing complex structure of wheel leg type conversion is not stable, not easy to realize the problem, including the base platform and moving platform of the moving platform, II, branched and omni wheel, the chain including three branch and three foreign branches, the basal platform through the branch is connected with the movable platform of the chain is connected with the movable platform of each branched chain comprises a connecting rod, Hooke hinge and mobile side, the two ends of the connecting rod hinge hinge connecting Hooke Hooke, the top end of a connecting rod connected to the base platform, Hooke connected to the bottom end of the connecting rod is hinged in the mobile side, the mobile side of the connecting rod chain outside, outside the chain link in the mobile side inside the mobile side connected with branched omnidirectional wheel. The driving quantity of the invention is obviously reduced and easy to control.

【技術實現步驟摘要】
一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人
本專利技術屬于并聯機器人領域，具體涉及一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人。
技術介紹
機器人代替人類進入各種危險復雜環境中進行操作、排險、救援等工作是機器人的重要應用領域之一。這就要求移動機器人必須具有較強的地形適應能力和高速的運動能力。目前的輪腿式移動機器人大體上有兩種結構：1）輪腿不分離。把輪子安裝在腿部結構末端，用輪子充當腳或者直接將輪轉變成腿使用；2）輪和腿完全分離。第一種結構是取得成果最多的，但是結構復雜，當使用單一腿結構進行行走的時候，輪式部分就變成了冗余結構，大大增加控制的難度；第二種結構相對來說，結構更加簡單，控制更加簡便。而第二種結構的輪腿式多采用轉動副進行輪式和腿式的轉換，不夠穩定，不易實現。
技術實現思路
本專利技術為了解決現有機器人結構復雜，輪腿式轉換不穩定，不易實現的問題，提供一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人。本專利技術采用如下技術方案：一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人，包括基底平臺、動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ、支鏈和全向輪，所述支鏈包括三條內支鏈和三條外支鏈，基底平臺通過內支鏈與動平臺Ⅰ連接，通過外支鏈與動平臺Ⅱ連接，每條支鏈包括連桿、虎克鉸和移動副，連桿兩端連接虎克鉸，連桿頂端的虎克鉸連接于基底平臺，連桿底端的虎克鉸連接于移動副，內支鏈的移動副在連桿的外側，外支鏈的移動副在連桿的內側，全向輪與內支鏈的移動副連接。所述內、外支鏈的移動副為直線電機，直線電機的輸出端為導桿。所述內支鏈的每條支鏈包括兩根平行并聯的連桿Ⅰ、虎克鉸Ⅰ和內支鏈移動副，內支鏈移動副為直線電機Ⅰ，連桿Ⅰ頂端的虎克鉸Ⅰ通過虎克鉸安裝座Ⅰ連接于基底平臺，底端的虎克鉸Ⅰ通過虎克鉸安裝座Ⅰ連接于直線電機Ⅰ的導桿Ⅰ。所述外支鏈的每條支鏈包括兩根平行并聯的連桿Ⅱ、虎克鉸Ⅱ和外支鏈移動副，外支鏈移動副包括直線電機Ⅱ，連桿Ⅱ頂端的虎克鉸Ⅱ通過虎克鉸安裝座Ⅱ連接于基底平臺，底端的虎克鉸Ⅱ通過虎克鉸安裝座Ⅱ連接于直線電機Ⅱ的導桿Ⅱ。所述動平臺Ⅰ包括圓平臺Ⅰ和三條間隔120°布置的連接桿Ⅰ，連接桿Ⅰ一端與圓平臺Ⅰ連接，另一端與內支鏈的移動副的導桿Ⅰ連接。所述動平臺Ⅱ包括圓平臺Ⅱ和三條間隔120°布置的連接桿Ⅱ，連接桿Ⅱ一端與圓平臺Ⅱ連接，另一端與外支鏈的移動副的導桿Ⅱ連接。所述全向輪的輪軸連接在驅動電機輸出端，驅動電機安裝于連接支架上，連接支架設置于直線電機Ⅲ的輸出端上，直線電機Ⅲ固定于內支鏈的直線電機Ⅰ上。所述內、外支鏈在基底平臺上的安裝位置分別呈正三角形分布，其中外支鏈分別安裝在基底平臺的三個頂點，內支鏈分別安裝在基底平臺的三個邊的中點，內、外支鏈在基底平臺上的安裝位置交叉分布。所述全向輪由兩個帶有滾珠的輪間隔串接而成。所述PUU指每條支鏈由一個移動副（P）和兩個相鄰的萬向節（U）即虎克鉸組成，因為一個萬向節（U）可以看成由兩個軸線相互垂直且相鄰的轉動副（R）組成。通過在內、外支鏈的移動副處安裝直線電機，實現內外支鏈交替平動，實現腿式行走；通過直線電機Ⅲ，控制萬向輪的上升和下降，實現腿式和輪式的轉換；通過在輪軸處安裝驅動電機，實現輪式行走以及快速轉向。本專利技術的有益效果如下：1.機器人結構緊湊，采用并聯結構，剛度高，承載能力強；2.通過切換機器人的輪式和腿式行走方式，能夠適應復雜地面；3.三個全向輪均勻分布，既能實現當兩個輪同時轉動時朝兩輪中間方向的直線行走，又能實現當三個輪同時轉動時改變方向，更加靈活、快速；4.腿部采用對稱結構，方向改變為120°的整倍數時，都能夠正常運動；5.本專利技術的腿式結構的支鏈采用PUU結構，驅動數量明顯減少，且容易控制。附圖說明圖1為本專利技術輪腿式3-PUU并聯移動機器人整體結構示意圖；圖2為本專利技術內支鏈結構示意圖；圖3為本專利技術外支鏈結構示意圖；圖4為本專利技術腿式行走示意圖；圖5為本專利技術輪式行走示意圖；圖6為本專利技術全向輪結構示意圖；圖7為本專利技術基底平臺結構示意圖；圖8為本專利技術動平臺Ⅰ結構示意圖；圖9為本專利技術動平臺Ⅱ結構示意圖；其中：1-基底平臺；2-全向輪；3-連桿Ⅰ；4-虎克鉸Ⅰ；5-直線電機Ⅰ；6-導桿Ⅰ；7-虎克鉸安裝座Ⅰ；8-連桿Ⅱ；9-直線電機Ⅱ；10-導桿Ⅱ；11-虎克鉸Ⅱ；12-虎克鉸安裝座Ⅱ；13-圓平臺Ⅰ；14-連接桿Ⅰ；15-圓平臺Ⅱ；16-連接桿Ⅱ；17-直線電機Ⅲ；18-導桿Ⅲ；19-連接支架；20-驅動電機。具體實施方式結合附圖和具體實施方式，對本專利技術做進一步說明。本專利技術在整體結構設計方面，提供一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人?；灼脚_1通過三條PUU內支鏈與動平臺Ⅰ連接，并通過三條PUU外支鏈與動平臺Ⅱ連接，其中動平臺Ⅰ的直線電機Ⅰ5在PUU內支鏈外側，動平臺Ⅱ的直線電機Ⅱ9在PUU外支鏈內側，目的是避免干涉。動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ都有三條分布均勻的連接桿，且動平臺Ⅰ與動平臺Ⅱ有高度差，既可以提高機器人的越障能力又能避免腿式移動時內、外支鏈相互干涉。腿式行走：基底平臺1與動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ分別通過三條PUU支鏈連接，組成了兩個內、外連接的3-PUU并聯機構，該機構具有3個平動自由度，可以實現動平臺的三維平動。行走時，首先以基底平臺1作為靜平臺，動平臺Ⅰ為動平臺，通過安裝在內支鏈移動副上的電機驅動動平臺Ⅰ向上抬起并相對基底平臺1向前移動一定距離，接下來內支鏈的導桿Ⅰ6著地，同時以基底平臺1作為動平臺，動平臺Ⅰ作為靜平臺，基底平臺1向前移動相同距離，然后以基底平臺1作為靜平臺，動平臺Ⅱ為動平臺，通過安裝在外支鏈移動副上的電機驅動外支鏈上抬起并相對基底平臺1向前移動相同的距離，從而使機器人向前移動一定距離。如此往復，通過動、靜平臺的轉換實現移動機器人的腿式移動。所述方式，行走時內、外支鏈的先后關系可以變換。輪腿式轉換：通過直線電機Ⅲ17驅動導桿Ⅲ18，促使全向輪2隨著帶連接支架19的驅動電機20下降到最低位置，同時通過直線電機Ⅰ5使導桿Ⅰ6上升到最高位置，此時全向輪2著地，為輪式行走，要變換為腿式行走，只需導桿Ⅰ6下降到最低位置，全向輪2上升到最高位置即可。輪式行走：三個全向輪2均勻分布，既能實現當兩個輪同時轉動時朝兩輪中間方向的直線行走，又能實現當三個全向輪同時轉動時整體平臺的轉動。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輪腿式3?PUU并聯移動機器人，其特征在于：包括基底平臺（1）、動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ、支鏈和全向輪（2），所述支鏈包括三條內支鏈和三條外支鏈，基底平臺（1）通過內支鏈與動平臺Ⅰ連接，通過外支鏈與動平臺Ⅱ連接，每條支鏈包括連桿、虎克鉸和移動副，連桿兩端連接虎克鉸，連桿頂端的虎克鉸連接于基底平臺，連桿底端的虎克鉸連接于移動副，內支鏈的移動副在連桿的外側，外支鏈的移動副在連桿的內側，全向輪（2）與內支鏈的移動副連接。

【技術特征摘要】
1.一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人，其特征在于：包括基底平臺（1）、動平臺Ⅰ、動平臺Ⅱ、支鏈和全向輪（2），所述支鏈包括三條內支鏈和三條外支鏈，基底平臺（1）通過內支鏈與動平臺Ⅰ連接，通過外支鏈與動平臺Ⅱ連接，每條支鏈包括連桿、虎克鉸和移動副，連桿兩端連接虎克鉸，連桿頂端的虎克鉸連接于基底平臺，連桿底端的虎克鉸連接于移動副，內支鏈的移動副在連桿的外側，外支鏈的移動副在連桿的內側，全向輪（2）與內支鏈的移動副連接。2.根據權利要求1所述的一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人，其特征在于：所述動平臺Ⅰ包括圓平臺Ⅰ（13）和三條間隔120°布置的連接桿Ⅰ（14），連接桿Ⅰ（14）一端與圓平臺Ⅰ（13）連接，另一端與內支鏈的移動副連接。3.根據權利要求2所述的一種輪腿式3-PUU并聯移動機器人，其特征在于：所述動平臺Ⅱ包括圓平臺Ⅱ（15）和三條間隔120°布置的連接桿Ⅱ（16），連接桿Ⅱ（16）一端與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李瑞琴，苗智英，梁世杰，孟宏偉，梁晶晶，陳曉明，
申請(專利權)人：中北大學，
類型：發明
國別省市：山西,14