CN118928583A - 一种足结构、轮足复合式机器人底盘及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种足结构，其包括相互铰接的大臂和小臂，大臂的远离小臂一端铰接在一支架上，大臂和支架之间还铰接有大臂油缸，支架上还安装有关节电机，关节电机通过连杆与小臂铰接，大臂油缸和连杆分别位于大臂的相对两侧，支架安装在一转向电机的输出轴上，转向电机和大臂分别位于支架的相对两侧。本发明还公开了一种使用上述足结构的轮足复合式机器人底盘及其控制方法。其目的是为了提供一种足结构、轮足复合式机器人底盘及控制方法，底盘在越野环境中具有高通过性、高负荷性和高灵活性，综合轮式底盘在平坦路面的高效率和足式机器人在崎岖路面的越障能力，能够根据路面状况或者障碍物信息自动选择前进模式，达到较高的环境适应性。

Description

一种足结构、轮足复合式机器人底盘及控制方法

技术领域

本发明涉及机器人底盘领域，特别是涉及一种适用于机器人底盘的足结构、使用该足结构的机器人底盘以及该底盘的控制方法。

背景技术

机器人底盘逐渐在工业建设、灾害抢险、军事国防等领域展现出传统车辆无法比拟的作用，随着复合材料、电驱技术、控制技术和底盘集成技术的发展，机器人底盘不仅仅能保障物资的高效运输，还在一些诸如火灾、地震的危险场景中代替人类完成远距离的侦测和营救任务。现有机器人底盘中常见的形式有轮式机器人底盘、履带式机器人底盘和腿足式机器人底盘，轮式机器人底盘是目前普遍采用的机器人底盘运动方式，主要适用于室内或者较为平整的户外环境，轮式机器人底盘由于结构特点，存在通过性弱、越野能力不足的问题；履带式机器人底盘对道路环境的适应性更强，适合野外和户外城市环境，该种驱动方式不易打滑、牵引力大、越野性能强，但其速度较低、运动噪声大；腿足机器人底盘针对高低落差较大的地形而设计，可以运行在任何轮式不能工作地表面上，甚至可以跳过、跨过障碍物，但腿足机器人机械设计难度大，重心控制不稳，对控制要求高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种足结构、轮足复合式机器人底盘及控制方法，使用上述足结构的轮足复合式机器人底盘在越野环境中具有高通过性、高负荷性和高灵活性，综合轮式底盘在平坦路面的高效率和足式机器人在崎岖路面的越障能力，能够根据路面状况或者障碍物信息自动选择前进模式，达到较高的环境适应性。

本发明中的足结构，包括相互铰接的大臂和小臂，所述大臂的远离小臂一端铰接在一支架上，所述大臂和支架之间还铰接有大臂油缸，所述支架上还安装有关节电机，所述关节电机通过连杆与小臂铰接，所述大臂油缸和连杆分别位于大臂的相对两侧，所述大臂油缸通过自身伸缩能够让大臂与支架之间的夹角变大或变小，所述关节电机通过驱动连杆能够让小臂与大臂之间的夹角变大或变小，所述支架安装在一转向电机的输出轴上，所述转向电机和大臂分别位于支架的相对两侧。

本发明中的足结构，其中所述大臂油缸的缸筒一端铰接在支架上，所述大臂油缸的活塞杆一端铰接在大臂上。

本发明中的使用上述足结构的轮足复合式机器人底盘，包括车架总成，所述车架总成的左前侧和右前侧分别安装有足结构，每个所述足结构中的小臂位于大臂的下方，位于车架总成左前侧的足结构为左足结构，位于车架总成右前侧的足结构为右足结构，所述左足结构的转向电机固定设在车架总成的左前侧，所述右足结构的转向电机固定设在车架总成的右前侧，所述左足结构的大臂和小臂的铰接处铰接有左前电动轮，所述右足结构的大臂和小臂的铰接处铰接有右前电动轮，所述车架总成的左后侧和右后侧分别安装有左后电动轮和右后电动轮。

本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述车架总成包括左纵竖侧板、右纵竖侧板和横梁，所述横梁连接在左纵竖侧板和右纵竖侧板之间，所述左足结构的转向电机固定设在左纵竖侧板的前侧，所述右足结构的转向电机固定设在右纵竖侧板的前侧，所述左后电动轮安装在左纵竖侧板的后侧，所述右后电动轮安装在右纵竖侧板的后侧。

本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述左足结构沿倾斜朝前下方的方向布置，所述左足结构的大臂位于转向电机的前下方。

本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述左纵竖侧板上固定设有左支撑板，所述左足结构的转向电机固定设在左支撑板上。

本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述右足结构沿倾斜朝前下方的方向布置，所述右足结构的大臂位于转向电机的前下方。

本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述右纵竖侧板上固定设有右支撑板，所述右足结构的转向电机固定设在右支撑板上。

本发明中的上述轮足复合式机器人底盘的控制方法，包括以下步骤：

识别地形，当地形为平整且无障碍物的路面时，将底盘的运动方式切换至轮驱模式，否则将底盘的运动方式切换至轮足复合驱动模式，

将底盘的运动方式切换至轮驱模式时，让左足结构和右足结构的大臂油缸的活塞杆缩回以使大臂与支架之间的夹角变小，两个大臂均向上摆动，同时让左足结构和右足结构的关节电机通过连杆拉动小臂以使小臂与大臂之间的夹角也变小，两个小臂也均向上摆动，此时左前电动轮、右前电动轮、左后电动轮和右后电动轮均触地，之后启动左前电动轮、右前电动轮、左后电动轮和右后电动轮即可让底盘沿着路面进行直线运动，需要转向时，让左足结构和右足结构的转向电机输出轴同时向左或向右转动即可实现转向，

将底盘的运动方式切换至轮足复合驱动模式时，让左足结构和右足结构的大臂油缸的活塞杆伸出以使大臂与支架之间的夹角变大，两个大臂均向下摆动，同时让左足结构和右足结构的关节电机通过连杆推动小臂以使小臂与大臂之间的夹角也变大，两个小臂也均向下摆动，此时左足结构和右足结构的小臂以及左后电动轮和右后电动轮均触地，之后启动左后电动轮和右后电动轮，同时协调控制左足结构和右足结构的伸缩即可让底盘沿着路面进行直线运动，需要转向时，让左足结构和右足结构的转向电机输出轴同时向左或向右转动即可实现转向。

本发明中的轮足复合式机器人底盘的控制方法，其中所述同时协调控制左足结构和右足结构的伸缩的具体步骤为：

让左足结构和右足结构交替伸缩即可让两个足结构进行行走或攀爬，

让左足结构和右足结构同时进行伸缩即可让两个足结构进行跳跃。

本发明足结构、轮足复合式机器人底盘及控制方法与现有技术不同之处在于结合了轮式底盘和足式机器人的优点，即在底盘上既安装有电动轮，也安装有足结构，这样，底盘能够同时实现轮驱模式和轮足复合驱动模式，从而提高底盘的越野能力。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中轮足复合式机器人底盘处于轮驱模式的结构示意图；

图2为本发明中轮足复合式机器人底盘处于轮足复合驱动模式的结构示意图；

图3为本发明中足结构的结构示意图；

图4为本发明中轮足复合式机器人底盘的控制架构图；

图5为本发明中轮足复合式机器人底盘的运行模式图。

具体实施方式

如图3所示，并结合图1、2所示，本发明中的足结构2、10，包括相互铰接的大臂17和小臂19，所述大臂17的远离小臂19一端铰接在一支架15上，所述大臂17和支架15之间还铰接有大臂油缸20，所述支架15上还安装有关节电机21，所述关节电机21通过连杆18与小臂19铰接，所述大臂油缸20和连杆18分别位于大臂17的相对两侧，所述大臂油缸20通过自身伸缩能够让大臂17与支架15之间的夹角变大或变小，所述关节电机21通过驱动连杆18能够让小臂19与大臂17之间的夹角变大或变小，所述支架15安装在一转向电机14的输出轴上，所述转向电机14和大臂17分别位于支架15的相对两侧。

本发明中的足结构2、10，其中所述大臂油缸20的缸筒一端铰接在支架15上，所述大臂油缸20的活塞杆一端铰接在大臂17上。

如图1、2所示，并结合图3所示，本发明中的使用上述足结构2、10的轮足复合式机器人底盘，包括车架总成8，所述车架总成8的左前侧和右前侧分别安装有足结构，每个所述足结构中的小臂19位于大臂17的下方，位于车架总成8左前侧的足结构为左足结构10，位于车架总成8右前侧的足结构为右足结构2，所述左足结构10的转向电机14固定设在车架总成8的左前侧，所述右足结构2的转向电机14固定设在车架总成8的右前侧，所述左足结构10的大臂17和小臂19的铰接处铰接有左前电动轮1，左前电动轮1的轮盘中心铰接在左足结构10的大臂17和小臂19的铰接处，所述右足结构2的大臂17和小臂19的铰接处铰接有右前电动轮7，右前电动轮7的轮盘中心铰接在右足结构2的大臂17和小臂19的铰接处，所述车架总成8的左后侧和右后侧分别安装有左后电动轮5和右后电动轮6。

需要说明的是，本发明中的前、后、左、右等方位均是相对于底盘的车架总成8来说的。

左前电动轮1位于左足结构10的远离车架总成8一侧，右前电动轮7位于右足结构2的远离车架总成8一侧。电动轮属于现有技术，电动轮上设有轮毂电机，轮毂电机能够驱动电动轮转动。

如图1、2所示，本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述车架总成8包括左纵竖侧板12、右纵竖侧板9和横梁11，所述横梁11连接在左纵竖侧板12和右纵竖侧板9之间，左纵竖侧板12和右纵竖侧板9的顶部之间连接有水平侧板4。所述左足结构10的转向电机14固定设在左纵竖侧板12的前侧外壁上，所述右足结构2的转向电机14固定设在右纵竖侧板9的前侧外壁上，所述左后电动轮5安装在左纵竖侧板12的后侧外壁上，所述右后电动轮6安装在右纵竖侧板9的后侧外壁上。

本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述左足结构10沿倾斜朝前下方的方向布置，所述左足结构10的大臂17位于转向电机14的前下方，具体为：所述左纵竖侧板12的前侧外壁上固定设有左支撑板，所述左足结构10的转向电机14沿倾斜朝前下方的方向固定设在左支撑板上。这样，对于左足结构10来说，转向电机14的前下方为支架15，支架15的前下方为大臂17，即转向电机14和大臂17分别位于支架15的相对两侧，转向电机14位于支架15的后上方，大臂17位于支架15的前下方，由此也能得到大臂17位于转向电机14的前下方。小臂19位于大臂17的下方，连杆18也位于大臂17的下方，大臂油缸20位于大臂17的上方。

左足结构10的转向电机14固定设在左支撑板上，支架15固定在转向电机14的输出轴上，大臂17的上端与支架15铰接，大臂17的下端朝前下方延伸并与小臂19的上端铰接，小臂19的下端向大臂17的下方延伸。大臂油缸20的上端(即缸筒一端)铰接在支架15上，大臂油缸20的下端(即活塞杆一端)铰接在大臂17上。大臂油缸20与支架15的铰接点要高于大臂17与支架15的铰接点。

如图1、2所示，并结合图3所示，大臂油缸20、支架15和大臂17之间形成三角形，当大臂油缸20的活塞杆缩回时，大臂17绕自身与支架15的铰接点向上摆动(图3所示为逆时针转动)，于是大臂17与支架15之间的夹角变小，同时小臂19和左前电动轮1跟随大臂17一起向上运动；反之，当大臂油缸20的活塞杆伸出时，大臂17绕自身与支架15的铰接点向下摆动(图3所示为顺时针转动)，于是大臂17与支架15之间的夹角变大，同时小臂19和左前电动轮1跟随大臂17一起向下运动。

如图1、2所示，并结合图3所示，如上所述，小臂19位于大臂17的下方，当关节电机21通过连杆18向后拉动小臂19时，小臂19绕自身与大臂17之间的铰接点向上摆动(图3所示为顺时针转动)，于是小臂19与大臂17之间的夹角变小，反之，当关节电机21通过连杆18向前推动小臂19时，小臂19绕自身与大臂17之间的铰接点向下摆动(图3所示为逆时针转动)，于是小臂19与大臂17之间的夹角变大。

当需要左足结构10着地行走而左前电动轮1不着地时，让大臂油缸20的活塞杆伸出，大臂17绕自身与支架15的铰接点向下摆动，于是大臂17与支架15之间的夹角变大，同时让关节电机21通过连杆18向前推动小臂19，小臂19绕自身与大臂17之间的铰接点向下摆动，于是小臂19与大臂17之间的夹角变大，直至小臂19与地面接触，此时左前电动轮1不着地。

当需要左前电动轮1着地行走而左足结构10不着地时，让大臂油缸20的活塞杆缩回，大臂17绕自身与支架15的铰接点向上摆动，于是大臂17与支架15之间的夹角变小，同时让关节电机21通过连杆18向后拉动小臂19，小臂19绕自身与大臂17之间的铰接点向上摆动，于是小臂19与大臂17之间的夹角变小，直至小臂19脱离地面，此时左前电动轮1着地。

本发明中的轮足复合式机器人底盘，其中所述右足结构2沿倾斜朝前下方的方向布置，所述右足结构2的大臂17位于转向电机14的前下方。所述右纵竖侧板9上固定设有右支撑板13，所述右足结构2的转向电机14固定设在右支撑板13上。右足结构2的具体结构以及运动方式与上述的左足结构10相同，在此不再予以赘述。右足结构2和右前电动轮7的分别着地方式也与左足结构10和左前电动轮1的分别着地方式相同，在此也不再予以赘述。

对于左足结构10来说，支架15固定设在转向电机14的输出轴上，故转向电机14的输出轴向左或向右转动时，支架15能够跟随转向电机14的输出轴一起向左或向右转动，于是左前电动轮1、小臂19、大臂17、大臂油缸20、关节电机21和连杆18能够跟随支架15一起运动，从而实现左前电动轮1向左或向右转动，也就是说，转向电机14能够驱动左前电动轮1向左或向右转动。同理，对于右足结构2来说，其中的转向电机14也能够驱动右前电动轮7向左或向右转动。

当底盘需要向左/向右转向时，让左足结构10的转向电机14驱动左前电动轮1向左/向右转动，同时让右足结构2的转向电机14驱动右前电动轮7也向左/向右转动，从而实现底盘的转向。

如图1-3所示，本发明中的上述轮足复合式机器人底盘的控制方法，包括以下步骤：

识别地形，当地形为平整且无障碍物的路面时，将底盘的运动方式切换至轮驱模式，否则将底盘的运动方式切换至轮足复合驱动模式，

将底盘的运动方式切换至轮驱模式时，让左足结构10和右足结构2的大臂油缸20的活塞杆缩回以使大臂17与支架15之间的夹角变小，两个大臂17均向上摆动，同时让左足结构10和右足结构2的关节电机21通过连杆18拉动小臂19以使小臂19与大臂17之间的夹角也变小，两个小臂19也均向上摆动，此时左前电动轮1、右前电动轮7、左后电动轮5和右后电动轮6均触地，之后启动左前电动轮1、右前电动轮7、左后电动轮5和右后电动轮6即可让底盘沿着路面进行直线运动，需要转向时，让左足结构10和右足结构2的转向电机14输出轴同时向左或向右转动即可实现转向，

将底盘的运动方式切换至轮足复合驱动模式时，让左足结构10和右足结构2的大臂油缸20的活塞杆伸出以使大臂17与支架15之间的夹角变大，两个大臂17均向下摆动，同时让左足结构10和右足结构2的关节电机21通过连杆18推动小臂19以使小臂19与大臂17之间的夹角也变大，两个小臂19也均向下摆动，此时左足结构10和右足结构2的小臂19以及左后电动轮5和右后电动轮6均触地，之后启动左后电动轮5和右后电动轮6，同时协调控制左足结构10和右足结构2的伸缩即可让底盘沿着路面进行直线运动，需要转向时，让左足结构10和右足结构2的转向电机14输出轴同时向左或向右转动即可实现转向。

如上所述，在将底盘的运动方式切换至轮驱模式时，需要对左足结构10和右足结构2进行相同的操作，即让每个足结构中的大臂17都向上摆动，同时小臂19也都向上摆动而不触地，这样才能够同时使左前电动轮1和右前电动轮7同时触地。同理，在将底盘的运动方式切换至轮足复合驱动模式时，也需要对左足结构10和右足结构2进行相同的操作，即让每个足结构中的大臂17都向下摆动，同时小臂19也都向下摆动，这样才能够同时使两个小臂19都触地，而左前电动轮1和右前电动轮7均不触地。

在底盘运动时，让左足结构10和右足结构2的转向电机14输出轴同时向左或向右转动即可实现转向指的是：当左足结构10和右足结构2的转向电机14输出轴同时向左或向右转动时，能够驱动左前电动轮1和右前电动轮7也同时向左或向右转动，故可以实现底盘的转向。

左足结构10的伸缩是通过以下方式实现的：当需要左足结构10伸长时，让大臂油缸20的活塞杆伸出，大臂17绕自身与支架15的铰接点向下摆动，于是大臂17与支架15之间的夹角变大，同时让关节电机21通过连杆18向前推动小臂19，小臂19绕自身与大臂17之间的铰接点向下摆动，于是小臂19与大臂17之间的夹角变大，如此便可以实现左足结构10的伸长。当需要左足结构10缩短时，让大臂油缸20的活塞杆缩回，大臂17绕自身与支架15的铰接点向上摆动，于是大臂17与支架15之间的夹角变小，同时让关节电机21通过连杆18向后拉动小臂19，小臂19绕自身与大臂17之间的铰接点向上摆动，于是小臂19与大臂17之间的夹角变小，如此便可以实现左足结构10的缩短。

右足结构2的伸缩方式与左足结构10相同，在此不再予以赘述。

本发明中的轮足复合式机器人底盘的控制方法，其中所述同时协调控制左足结构10和右足结构2的伸缩的具体步骤为：

让左足结构10和右足结构2交替伸缩即可让两个足结构2、10进行行走或攀爬，

让左足结构10和右足结构2同时进行伸缩即可让两个足结构2、10进行跳跃。

本发明足结构、轮足复合式机器人底盘及控制方法与现有技术不同之处在于结合了轮式底盘和足式机器人的优点，即在底盘上既安装有电动轮，也安装有足结构2、10，这样，底盘能够同时实现轮驱模式和轮足复合驱动模式，从而提高底盘的越野能力。

本发明中的轮足复合式机器人底盘具有高通过性、高负荷性和高灵活性的特点，综合轮式底盘在平坦路面的高效率和足式机器人在崎岖路面的越障能力，能够根据路面状况或者障碍物信息自动选择前进模式，达到较高的环境适应性。

如图4所示，为了实现上述的轮足复合式机器人底盘的控制方法，在底盘的车架总成8上安装有摄像头和激光雷达，摄像头和激光雷达能够采集地形数据并将其传输给下述的整车控制器，整车控制器能够根据该地形数据判断地形，也就是说整车控制器能够根据摄像头和激光雷达所提供的地形数据来识别地形是否为平整且无障碍物的路面，除此之外，在左足结构10和右足结构2的大臂17与支架15的铰接处均安装有角度传感器16，角度传感器16能够测量大臂17与支架15之间的夹角大小。

除此之外，本发明中的轮足复合式机器人底盘还包括分布式控制系统3，该分布式控制系统3包括整车控制器、轮毂电机控制器、伺服阀控制器、关节电机控制器和转向电机控制器。轮毂电机控制器设为四个，四个轮毂电机控制器分布于车架总成8左前、左后、右前、右后四个位置，左前轮毂电机控制器可以独立控制左前电动轮1的轮毂电机运转，左后轮毂电机控制器可以独立控制左后电动轮5的轮毂电机运转，右前轮毂电机控制器可以独立控制右前电动轮7的轮毂电机运转，右后轮毂电机控制器可以独立控制右后电动轮6的轮毂电机运转。

整车控制器安装于车架总成8前部，用于输出模式切换信号、各关节控制信号；伺服阀控制器固定于车架总成8中部，用于输出大臂油缸20伺服阀控制信号；关节电机控制器固定于车架总成8前部，用于输出小臂19控制信号；转向电机控制器与转向电机14集成(即左足结构10的转向电机14上集成有转向电机控制器，右足结构2的转向电机14上也集成有转向电机控制器)，转向电机控制器用于输出底盘转向信号。

结合图5所示，分布式控制系统3上电之后，机器人底盘进入初始化模式，开始自检，根据任务需求，底盘开始执行任务，在任务途中，对地形进行识别，地形识别的特征包括路面宽度、路面粗糙度、障碍物大小等，地形识别完成之后，整车控制器根据相应控制策略，选择对应的运动模式，下发指令到电动轮1、7、5、6和两个足结构2、10。

在初始状态，底盘的四个电动轮1、7、5、6均触地，而两个足结构2、10的小臂19均不触地。因此，当底盘一开始就在路面平整、无障碍物的结构化道路上时，底盘进入轮驱模式，轮驱模式下，整车控制器根据任务需求得到目标车速，输出控制目标指令到四个轮毂电机控制器，四个轮毂电机控制器同时接收轮毂电机反馈的霍尔信号并转换为车速(轮毂电机上安装有霍尔传感器，霍尔传感器用于输出霍尔信号)，通过反馈PID控制方法计算得到控制电压，实现轮毂电机驱动，整车以电动轮驱模式高效前进。两个足结构2、10的转向电机控制器同时接收到整车控制器的转向指令，之后控制两个足结构2、10的转向电机14输出轴同时向左或向右转动，改变底盘前进方向，从而实现底盘转向功能。

当底盘从结构化道路运动至非结构化道路时，如出现高度差较大的壕沟、持续的障碍物时，整车控制器更改模式指令，切换到轮足复合驱动模式，该模式下，整车控制器根据任务需求得到两个足结构2、10的运动姿态和运动速度等信息，计算大臂17和小臂19目标角度指令，根据大臂17目标角度和从角度传感器16得到的实际角度误差，采用反馈PID控制，计算得到伺服阀控制信号，输出伺服阀控制信号到伺服阀控制器，同时输出小臂19目标角度指令到关节电机控制器，此时需要两个足结构2、10做伸腿运动，大臂17和小臂19角度都需要变大(即大臂17与支架15之间的夹角以及小臂19与大臂17之间的夹角都需要变大)，整车控制器给出大臂17和小臂19目标角度，伺服阀控制器计算得到伺服阀控制信号，控制伺服阀动作(伺服阀安装在大臂油缸20的油路上)，大臂油缸20缸体中无杆腔油压升高，大臂油缸20活塞杆伸出，推动大臂17往外伸展，小臂19通过关节电机21旋转，根据目标角度向外伸展，单个足结构完成伸长运动。让两个足结构2、10均伸长，使两个小臂19触地，此时左前电动轮1和右前电动轮7不触地。整车控制器再根据任务需求得到目标车速，之后输出控制目标指令到左后电动轮5和右后电动轮6的轮毂电机控制器，控制左后电动轮5和右后电动轮6运转。通过对两个足结构2、10的协调控制，可实现双足行走、跳跃、攀爬等运动姿态。两个足结构2、10的转向电机控制器同时接收到整车控制器的转向指令，之后控制两个足结构2、10的转向电机14输出轴同时向左或向右转动，改变底盘前进方向，从而实现底盘转向功能。

当底盘从非结构化道路再次运动至结构化道路上时，此时两个足结构2、10的控制流程与上述的底盘从结构化道路运动至非结构化道路时的两个足结构2、10的控制流程相反，最终使两个足结构2、10缩短，并让左前电动轮1和右前电动轮7再次触地，从而让底盘再次进入轮驱模式。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种足结构，其特征在于：包括相互铰接的大臂和小臂，所述大臂的远离小臂一端铰接在一支架上，所述大臂和支架之间还铰接有大臂油缸，所述支架上还安装有关节电机，所述关节电机通过连杆与小臂铰接，所述大臂油缸和连杆分别位于大臂的相对两侧，所述大臂油缸通过自身伸缩能够让大臂与支架之间的夹角变大或变小，所述关节电机通过驱动连杆能够让小臂与大臂之间的夹角变大或变小，所述支架安装在一转向电机的输出轴上，所述转向电机和大臂分别位于支架的相对两侧。

2.根据权利要求1所述的足结构，其特征在于：所述大臂油缸的缸筒一端铰接在支架上，所述大臂油缸的活塞杆一端铰接在大臂上。

3.一种使用权利要求1或2所述足结构的轮足复合式机器人底盘，其特征在于：包括车架总成，所述车架总成的左前侧和右前侧分别安装有足结构，每个所述足结构中的小臂位于大臂的下方，位于车架总成左前侧的足结构为左足结构，位于车架总成右前侧的足结构为右足结构，所述左足结构的转向电机固定设在车架总成的左前侧，所述右足结构的转向电机固定设在车架总成的右前侧，所述左足结构的大臂和小臂的铰接处铰接有左前电动轮，所述右足结构的大臂和小臂的铰接处铰接有右前电动轮，所述车架总成的左后侧和右后侧分别安装有左后电动轮和右后电动轮。

4.根据权利要求3所述的轮足复合式机器人底盘，其特征在于：所述车架总成包括左纵竖侧板、右纵竖侧板和横梁，所述横梁连接在左纵竖侧板和右纵竖侧板之间，所述左足结构的转向电机固定设在左纵竖侧板的前侧，所述右足结构的转向电机固定设在右纵竖侧板的前侧，所述左后电动轮安装在左纵竖侧板的后侧，所述右后电动轮安装在右纵竖侧板的后侧。

5.根据权利要求4所述的轮足复合式机器人底盘，其特征在于：所述左足结构沿倾斜朝前下方的方向布置，所述左足结构的大臂位于转向电机的前下方。

6.根据权利要求5所述的轮足复合式机器人底盘，其特征在于：所述左纵竖侧板上固定设有左支撑板，所述左足结构的转向电机固定设在左支撑板上。

7.根据权利要求5所述的轮足复合式机器人底盘，其特征在于：所述右足结构沿倾斜朝前下方的方向布置，所述右足结构的大臂位于转向电机的前下方。

8.根据权利要求7所述的轮足复合式机器人底盘，其特征在于：所述右纵竖侧板上固定设有右支撑板，所述右足结构的转向电机固定设在右支撑板上。

9.一种权利要求3-8任一项所述轮足复合式机器人底盘的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

识别地形，当地形为平整且无障碍物的路面时，将底盘的运动方式切换至轮驱模式，否则将底盘的运动方式切换至轮足复合驱动模式，

将底盘的运动方式切换至轮驱模式时，让左足结构和右足结构的大臂油缸的活塞杆缩回以使大臂与支架之间的夹角变小，两个大臂均向上摆动，同时让左足结构和右足结构的关节电机通过连杆拉动小臂以使小臂与大臂之间的夹角也变小，两个小臂也均向上摆动，此时左前电动轮、右前电动轮、左后电动轮和右后电动轮均触地，之后启动左前电动轮、右前电动轮、左后电动轮和右后电动轮即可让底盘沿着路面进行直线运动，需要转向时，让左足结构和右足结构的转向电机输出轴同时向左或向右转动即可实现转向，

将底盘的运动方式切换至轮足复合驱动模式时，让左足结构和右足结构的大臂油缸的活塞杆伸出以使大臂与支架之间的夹角变大，两个大臂均向下摆动，同时让左足结构和右足结构的关节电机通过连杆推动小臂以使小臂与大臂之间的夹角也变大，两个小臂也均向下摆动，此时左足结构和右足结构的小臂以及左后电动轮和右后电动轮均触地，之后启动左后电动轮和右后电动轮，同时协调控制左足结构和右足结构的伸缩即可让底盘沿着路面进行直线运动，需要转向时，让左足结构和右足结构的转向电机输出轴同时向左或向右转动即可实现转向。

10.根据权利要求9所述的轮足复合式机器人底盘，其特征在于，所述同时协调控制左足结构和右足结构的伸缩的具体步骤为：

让左足结构和右足结构交替伸缩即可让两个足结构进行行走或攀爬，

让左足结构和右足结构同时进行伸缩即可让两个足结构进行跳跃。