恭喜上海大学张杰获国家专利权
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龙图腾网恭喜上海大学申请的专利具有超轻量化轮腿的轮腿机器人获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115610548B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211260123.X,技术领域涉及:B62D57/028;该发明授权具有超轻量化轮腿的轮腿机器人是由张杰设计研发完成,并于2022-10-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本具有超轻量化轮腿的轮腿机器人在说明书摘要公布了:本发明提出了一种具有超轻量化轮腿机器人,用于解决现有存在的轮腿机器人中,腿部结构较为复杂且质量较重的情况。该轮腿式机器人主要包括躯干机架、并联腿部机构以及轮子,其中并联腿部机构类似于五杆机构,主要包括了腿骨、同步带、带轮、张紧轮、压带轮;一方面通过躯干的电机驱动同步带传动来输出动力,实现轮子的转动;另一方面通过躯干的电机带动腿骨的转动,实现运动控制。该轮腿式机器人最主要的特点是腿部结构采用同步带传动方式,区别于采用轮毂电机,使腿部质量大大减轻,且能够在涉水较深的路面运动,结构紧凑、运动敏捷,同时可以较为简便的更换不同类型的轮子,以满足各种复杂的运动环境,且有较好的稳定性能。
本发明授权具有超轻量化轮腿的轮腿机器人在权利要求书中公布了:1.一种具有超轻量化轮腿的轮腿机器人,其特征在于:包括躯干机架(9),在躯干机架(9)两边对称安装并联腿部机构;所述躯干机架(9)包括了6个电机、控制器以及放置各种电气元器件模块,其中电机的作用是控制同步带和腿骨的运动,最终同步带将电机的输出动力传递到轮子(7)上,而腿骨的运动将进行不同环境下的运动控制;电机安装的位置相对于躯干机架(9)左右两侧对称各安装3个,位于躯干机架(9)一侧的其中两个电机通过转接件串联在一起,保证了腿骨内部同步带的运动,同时控制腿骨的运动;所述并联腿部机构采用五杆机构,由机架和四根腿骨组成,左右对称安装;腿骨与腿骨之间的接件处均含有带轮,整个腿部机构一共安装5个带轮,其中两个安装在电机的输出端,两个安装在腿骨的连接处,一个安装在轮子的转轴端;其中腿骨的内部采用同步带(27)的传动方式将电机输出的动力传递给轮子(7)运动;以左侧的腿部结构为例,其中第一腿骨(24)一端与第二腿骨(28)的一端连接处内部安装第二带轮(26),同时第一腿骨(24)的另一端连接第一电机(2),其内部安装第一带轮(23);第二腿骨(28)的另一端与第三腿骨(6)的一端的连接处安装第三带轮,第三带轮与轮子(7)同步转动连接,第三腿骨(6)的另一端与第四腿骨(5)的一端连接处安装第四带轮(31),第四腿骨(5)的另一端与第三电机(4)连接,其内部安装第五带轮(33);同步带(27)从第一带轮(23)开始、依次经过第二带轮(26)、第三带轮和第四带轮(31),一直绕到第五带轮(33),再回到第一带轮(23);第一电机(2)和第二电机(1)分别控制第一带轮(23)与第五带轮(33)转动,同步带(27)传动与带轮的转动,使得轮子(7)做旋转运动;第三电机(4)控制第四腿骨(5)的运动,实现腿部位姿态的变化,同时进行运动控制;第一电机(2)和第三电机(4)具有轴向串联的连接方式,首先是第三电机(4)的输出端通过转接件固定安装第一电机(2),第一电机(2)的输出端固定连接第一带轮(23),其传动原理是:第三电机(4)带动第一电机(2)与第一腿骨(24)的运动;第一电机(2)输出端转动带动同步带(27)的运动;在同步带传动中,需要考虑张紧机构和压带轮的位置,通过张紧轮(13)来保持同步带不松弛,而设置压带轮(15)是增大带轮的包角;张紧轮(13)的安装位置位于第一带轮(23)与第五带轮(33)之间同步带传动的中间位置;张紧轮机构包括了压带轮支架、扭簧支架(17)、扭簧、扭簧回转轴(18)、扭簧转动件、压带轮(15);压带轮支架安装在躯干机架(9)上,通过螺栓(12)进行固定连接,然后依次安装扭簧支架(17)、扭簧和扭簧回转轴(18),最后安装扭簧转动件与压带轮(15);所述压带轮支架包括固定连接的第一压带轮支架(10)、第二压带轮支架(11)和第三压带轮支架(19),所述第三压带轮支架(19)与第二压带轮支架(11)固定连接,并与第一压带轮支架(10)固定连接组成压带轮(15)的固定支架,用于固定压带轮(15)的转轴(16)的位置;并联腿部机构在直线运动过程中,始终保持在一个平面内;当在机器人直立时,整体机器人质心与所述轮子(7)的轮毂电机圆心连成一条虚拟直线;当整个机器人做上下运动时,通过电机控制腿骨的转动实现上下运动,使整体机器人质心运动轨迹与所述虚拟直线保持在同一直线;在转弯时,通过控制左右腿骨的电机转动的不同角度来实现转弯的过程。
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