具体实施方式

下面结合附图和实施例，对发明作进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-25所示，一种自主切换动力的轮足式机器人腿部结构，包括动力切换辅助块2、动力机构3、大腿机构4、小腿机构5、轮式机构6；所述动力机构3包括两个动力源：第一动力源用于带动小腿机构5、轮式机构6随大腿机构4转动，带动大腿机构4与动力切换辅助块2接触，辅助第二动力源实现将大腿机构4带动轮式机构6的转动切换为大腿机构4带动小腿机构5的转动，即将轮式运动切换为足式运动；第二动力源用于驱动大腿机构4带动小腿机构5的转动进行足式运动/驱动大腿机构4带动轮式机构6的转动进行轮式运动；用于驱动大腿机构4带动小腿机构5的转动进行抬升实现将大腿机构4带动小腿机构 5的转动切换为大腿机构4带动轮式机构6的转动，即将足式运动切换为轮式运动。

进一步地，可以设置所述动力机构3将大腿电机7作为第一动力源，将小腿及轮式电机 11作为第二动力源，大腿电机7的输出端经电机连接器10与小腿及轮式电机11连接，小腿及轮式电机11为动力输出轴12提供动力。

再进一步地，所述动力机构3包括大腿电机7、大腿电机螺栓8、电机连接器螺栓9、电机连接器10、小腿及轮式电机11、动力输出轴12；所述大腿电机7通过大腿电机螺栓8固定在机器人主体机构1上，大腿电机7内转子与电机连接器10一端固定连接；小腿及轮式电机11通过电机连接器螺栓9与电机连接器10另一端固定连接，小腿及轮式电机11内转子与动力输出轴12一端固定连接。大腿电机7、小腿及轮式电机11可以采用关节模组电机。

进一步地，可以设置所述大腿机构4通过动力机构3中小腿及轮式电机11提供动力，驱动转杆上端同步带轮17转动，再通过同步带18将动力传到转杆下端同步带轮19，从而带动动力传动齿轮28转动，动力传动齿轮28用于与小腿机构5中小腿动力齿轮68啮合实现足式运动，用于与轮式机构6中轮式动力齿轮75啮合实现轮式运动；

通过动力机构3中大腿电机7提供动力，使大腿机构4沿B方向转动，进而大腿撞块24 与动力切换辅助块2的接触，该接触力使转杆23沿A方向转动，实现动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68啮合，为足式运动提供动力，以用于完成机器人自主将轮式运动切换到足式运动，且通过转杆23沿A方向转动，换向杆43将力传递到换向齿轮42使换向齿轮42沿B方向转动，进而带动齿条37向腿部机构前进方向一端运动(以图所示，向上的方向)；当齿条37的伸出端受到来自小腿机构5中小腿撞块65的推力时，齿条37运动带动换向齿轮42沿A 方向转动，换向杆43将力传递到转杆23使转杆23沿B方向转动，从而使动力传动齿轮28 与轮式动力齿轮75啮合，为轮式运动提供动力，以用于完成机器人自主将足式运动切换到轮式运动；其中A方向为顺时针，则B方向为逆时针；或者A方向为逆时针，B方向为顺时针；

大腿机构4中的弹力系统在动力切换过程中先被压缩再恢复至原始状态，滑动板32一侧的滑动轴50先沿着滑动轨道53向下滑动再向上滑动，滑动板32另一侧的转杆限位轴52先与转杆定位孔后端30配合再与转杆定位孔前端29配合，实现动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68啮合，或者滑动板32另一侧的转杆限位轴52先与转杆定位孔前端29配合再与转杆定位孔后端30配合，实现动力传动齿轮28与轮式动力齿轮75啮合；其中转杆定位孔后端30指向转杆定位孔前端29的方向为B方向。

再进一步地，可以设置所述大腿机构4包括大腿螺栓13、大腿上端外壳14、大腿下端外侧板螺栓15、大腿下端外侧板16、转杆上端同步带轮17、同步带18、转杆下端同步带轮19、大腿下端内侧板20、动力输出轴轴承21、轴承挡圈22、转杆23、大腿撞块24、大腿撞块螺栓25、动力传动轴26、动力传动轴轴承27、动力传动齿轮28、大腿下端内侧板螺栓31、滑动板32、弹力系统固定板33、弹力系统固定板螺栓34、换向杆螺栓35、换向辅助圆筒36、齿条37、齿条导轨38、齿条导轨螺栓39、齿条限位板40、齿条限位板螺栓41、换向齿轮42、换向杆43、换向齿轮螺栓44、弹力系统挡圈45、换向杆末端轴承46、换向齿轮轴承47、换向齿轮轴承挡圈48、换向杆前端轴承49、滑动轴50、弹力系统定位轴51、转杆限位轴52、滑动轨道53、弹力系统安装座54、弹力系统螺母55、弹簧安装座56、弹簧57、弹力系统螺栓58、内六角锥端紧定螺钉84、滑动轴螺母85；所述大腿上端外壳14一端通过大腿螺栓13 与动力机构3中小腿及轮式电机11固定连接，大腿下端外侧板16通过大腿下端外侧板螺栓 15、大腿下端内侧板20通过大腿下端内侧板螺栓31共同与大腿上端外壳14另一端固定连接；转杆23与动力输出轴轴承21组成转动副，动力输出轴轴承21一端通过动力机构3中动力输出轴12的轴肩定位，动力输出轴轴承21另一端通过轴承挡圈22定位，动力输出轴轴承21 内圈与动力输出轴12过盈配合，转杆23一端通过动力输出轴12的轴肩定位且与动力输出轴轴承21外圈过盈配合；转杆上端同步带轮17通过内六角锥端紧定螺钉84与动力输出轴12 另一端固定连接，转杆上端同步带轮17通过同步带18将动力传递到转杆下端同步带轮19，从而带动动力传动轴26的转动；安装在动力传动轴26一端的动力传动齿轮28通过动力传动轴26轴肩和挡圈实现轴向定位，通过键实现径向定位，动力传动轴轴承27的轴向定位同样依靠动力传动轴26轴肩和轴承挡圈22，动力传动轴轴承27内圈与动力传动轴26、动力传动轴轴承27外圈与转杆23另一端过盈配合，转杆下端同步带轮19通过内六角锥端紧定螺钉 84与动力传动轴26固定连接，实现同步带18将动力经动力传动轴26传递到动力传动齿轮 28，带动动力传动齿轮28的转动；大腿撞块24一端通过大腿撞块螺栓25与转杆23固定连接，大腿撞块24设有凸起且凸起一侧面与转杆23侧面紧贴，大腿撞块24另一端从大腿上端外壳14伸出，通过大腿撞块24与动力切换辅助块2的接触力使转杆23沿A方向转动，从而使动力传动齿轮28与小腿机构5中小腿动力齿轮68啮合，完成机器人自主将轮式运动切换到足式运动，且使转杆23沿A方向转动，换向杆43将力传递到换向齿轮42使换向齿轮 42沿B方向运动，进而带动齿条37运动；两个弹力系统安装座54、弹力系统螺母55、两个弹簧安装座56、弹簧57和弹力系统螺栓58共同组成弹力系统，两个弹力系统安装座54的一端与两个弹簧安装座56分别通过螺纹固定连接形成空腔，为弹簧57压缩时提供弹力系统螺栓58移动的空间，弹簧57通过弹力系统螺栓58和弹力系统螺母55安装在两个弹簧安装座56之间且弹簧57正常状态下通过弹力系统螺栓58的头部和弹力系统螺母55限位；弹力系统固定板33通过弹力系统固定板螺栓34与大腿下端内侧板20固定连接，弹力系统中一个弹力系统安装座54的另一端与弹力系统固定板33上的轴配合，用弹力系统挡圈45实现限位；滑动板32一侧的滑动轴50插入大腿下端内侧板20上的滑动轨道53且滑动轴50的末端用滑动轴螺母85实现限位，滑动轴螺母85并未将滑动板32与大腿下端内侧板20锁紧至不能相对移动，只是让滑动板32的一侧面稳贴大腿下端内侧板20的内侧面，便于滑动板32沿滑动轨道53上下滑动而不发生翻转，滑动板32另一侧的弹力系统定位轴51与弹力系统中另一个弹力系统安装座54的另一端配合，并用弹力系统挡圈45实现限位，滑动板32另一侧的转杆限位轴52插入转杆23上的弧形定位孔，通过滑动板32上的转杆限位轴52与弧形定位孔的配合实现对转杆23的限位；齿条导轨38通过齿条导轨螺栓39与大腿下端内侧板20固定连接且安装在大腿下端内侧板20靠近小腿机构5一端，齿条37与齿条导轨38配合构成移动副，齿条37的末端尺寸比齿条导轨38的尺寸大(末端即与小腿撞块65配合的一端)，前端通过齿条限位板螺栓41与齿条限位板40固定连接，以保证齿条不会从齿条导轨38上滑落；换向齿轮42、换向齿轮轴承47与大腿下端内侧板20上凸起的轴配合构成一个转动副，换向齿轮轴承47的限位采用轴肩和换向齿轮轴承挡圈48；换向杆43一端与换向杆前端轴承49配合后通过换向齿轮螺栓44将换向杆43与换向齿轮42连接在一起，构成一个转动副，换向杆43 末端与换向杆末端轴承46配合后通过换向杆螺栓35将换向杆43与转杆23连接在一起，转杆23与换向杆43之间使用换向辅助圆筒36辅助连接，保证转杆23的轴向定位，换向杆43 的上表面与转杆23的下表面不共面，中间用换向辅助圆筒36使两个面之间没有间隙；当齿条37受到来自小腿机构5中小腿撞块65向左的推力时，齿条37向左运动带动换向齿轮42 沿A方向转动，换向杆43将力传递到转杆23使转杆23沿B方向转动，从而使动力传动齿轮28与轮式机构6中轮式动力齿轮75啮合，完成机器人自主将足式运动切换到轮式运动；其中A方向为顺时针，则B方向为逆时针；或者A方向为逆时针，B方向为顺时针。

进一步地，可以设置所述弹力系统包括两个弹力系统安装座54、弹力系统螺母55、两个弹簧安装座56、弹簧57和弹力系统螺栓58，两个弹力系统安装座54的一端与两个弹簧安装座56分别通过螺纹固定连接形成空腔，为弹簧57压缩时提供弹力系统螺栓58移动的空间，弹簧57通过弹力系统螺栓58和弹力系统螺母55安装在两个弹簧安装座56之间且弹簧57正常状态下通过弹力系统螺栓58的头部和弹力系统螺母55限位。

进一步地，可以设置所述小腿机构5通过大腿机构4中动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68的啮合，带动小腿动力齿轮68的转动，以实现小腿61的抬升和放下；通过小腿61的抬升至使小腿撞块65作用在大腿机构4中齿条37上，从而辅助大腿机构4将足式运动切换到轮式运动。

再进一步地，可以设置所述小腿机构5包括大腿外侧轴承盖螺栓59、大腿下端外侧轴承盖60、小腿61、小腿足端螺栓62、小腿足端63、小腿撞块螺栓64、小腿撞块65、小腿轴66、小腿动力齿轮螺栓67、小腿动力齿轮68、大腿内侧轴承盖螺栓69、大腿内侧轴承70、大腿内侧轴承盖71、小腿动力齿轮定位键72、大腿外侧轴承86、小腿限位挡圈87；所述小腿轴66两端分别与大腿外侧轴承86、大腿内侧轴承70配合后与大腿机构4中大腿下端外侧板16、大腿下端内侧板20配合，大腿下端外侧轴承盖60通过大腿外侧轴承盖螺栓59与大腿下端外侧板16固定连接，大腿内侧轴承盖71通过大腿内侧轴承盖螺栓69与大腿下端内侧板20固定连接，实现对小腿轴66的轴向定位；小腿61一端呈U形，小腿61的U形端一侧通过小腿轴66轴肩定位，小腿61的U形端另一侧通过小腿限位挡圈87实现定位，小腿动力齿轮68通过小腿动力齿轮定位键72实现径向定位，再使用小腿动力齿轮螺栓67将其与小腿61固定连接，大腿机构4中动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68啮合时，动力传动齿轮 28转动带动小腿动力齿轮68的转动，以实现小腿61的抬升和放下；小腿足端63与小腿61 另一端通过小腿足端螺栓62固定连接，小腿撞块65通过小腿撞块螺栓64与小腿61固定连接，小腿撞块65前端具有一定斜度，以保证小腿撞块65推动齿条37时竖直方向上的分力足够小，不足以产生自锁的情况。

进一步地，可以设置所述轮式机构6通过大腿机构4中动力传动齿轮28与轮式动力齿轮 75的啮合，带动轮式动力齿轮75的转动，以实现轮毂77的转动，实现轮式运动。

再进一步地，可以设置所述轮式机构6包括小腿内侧轴承端盖73、小腿内侧轴承端盖螺栓74、轮式动力齿轮75、轮式轴76、轮毂77、轮胎78、小腿内侧轴承79、轮式动力齿轮定位键80、小腿外侧轴承81、轮毂套82、锁紧螺母83；其中轮式轴76一端与小腿轴承79配合后与小腿机构5中小腿61U形端一侧配合(轮式轴76与小腿轴承79内圈过盈，小腿轴承 79外圈与小腿61过盈)，小腿内侧轴承端盖73通过小腿内侧轴承端盖螺栓74与小腿61固定连接，实现对轮式轴76的定位，轮式轴76另一端采用轴肩定位后从小腿61U形端另一侧伸出用于安装轮毂77；轮式动力齿轮75通过轴肩和轮式动力齿轮定位键80实现定位，轮毂77 的外圈有轮毂套82，轮毂套82的外圈有轮胎78，与轮毂77配合的轮式轴76部分为六棱柱状，六棱柱部分插入轮毂77，轮式轴76的末端与锁紧螺母83连接。

一种自主切换动力的轮足式机器人，包括腿部结构，还包括机器人主体结构1，机器人主体结构1用于安装腿部结构。

进一步地，可以设置所述腿部结构和机器人主体结构1采用螺栓连接，便于拆装；腿部结构的数量为4，所述4个腿部结构在机器人主机结构1上采用对称布置。所述动力切换辅助块2采用螺栓将其固定在机器人主体结构1上。

本发明的工作原理是：将本发明的腿部结构用于轮足一体化机器人，可以使得机器人用于不同的情况，以A方向为顺时针，则B方向为逆时针进行描述：

机器人在地面上工作时，通过传感器感知周边环境，并将感知的信息传递至微控制器进行分析后，如果微控制器判断周围没有障碍物且路面平坦，则微控制器分别向四条腿的大腿电机7和小腿及轮式电机11发送使能信号，使转杆23上的动力传动齿轮28与轮式动力齿轮 75啮合、机器人的运动方式为轮式运动，小腿及轮式电机11提供动力，带动动力输出轴12 转动，从而带动转杆上端同步带轮17的转动，再通过同步带18将动力传递到转杆下端同步带轮19，带动动力传动齿轮28的转动，进而带动轮式动力齿轮75的转动，最后通过轮式轴 76将动力传递给轮毂77以实现轮式运动，并且使大腿机构4和小腿机构5的姿态保持不变，根据设定的轨迹路线实现在平坦路面上高效、快速、稳定的轮式运动。

机器人在地面上工作时，如果微控制器判断周围有障碍物或是崎岖不平的路面，微控制器根据设定的轨迹路线，分别向四条腿的大腿电机7和小腿及轮式电机11发送使能信号，使转杆23上的动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68啮合、机器人的运动方式为足式运动，通过小腿及轮式电机11提供动力，带动动力输出轴12转动，从而带动转杆上端同步带轮17的转动，再通过同步带18将动力传递到转杆下端同步带轮19，带动动力传动齿轮28的转动，进而带动小腿动力齿轮68的转动，小腿动力齿轮68通过小腿动力齿轮螺栓将动力传递给小腿 61，以实现小腿61的抬升和放下，以完成不同步态下各腿部结构相应的姿态，实现跨越障碍物或在崎岖不平地面上的行走。

机器人以轮式运动在地面上工作时，如果微控制器判断周围有障碍物或是崎岖不平的路面，微控制器分别向四条腿的大腿电机7和小腿及轮式电机11发送使能信号，使机器人的运动方式由轮式运动切换为足式运动；此时大腿电机7内转子转动带动电机连接器10转动，再通过电机连接器螺栓9将动力传递给小腿及轮式电机11，接着大腿螺栓13将小腿及轮式电机11的转动传递给大腿机构4，使大腿机构4逆时针向上转动，通过大腿撞块24与动力切换辅助块2的接触力使转杆23顺时针转动，从而使动力传动齿轮28与小腿动力齿轮68啮合，为足式运动提供动力；在从轮式运动切换到足式运动过程中，弹力系统弹簧57先被压缩再恢复，滑动轴50先沿着滑动轨道53向下滑动再向上滑动，实现转杆定位孔后端30与转杆限位轴52配合移动至转杆定位孔前端29与转杆限位轴52配合，以限制转杆23的继续转动，动力切换完成，弹力系统弹簧恢复原始状态，转杆限位轴52与转杆定位孔前端29配合时，动力传动齿轮28恰好与小腿动力齿轮68啮合；同时，在切换过程中，转杆23顺时针转动，换向杆43将力传递到换向齿轮42使换向齿轮42逆时针运动，进而带动齿条37向右运动，动力切换完成后，齿条37保持不动；动力切换过程中，换向齿轮42的转动角度不到180°，所以这一过程中，换向杆43没有达到左右极限位置，没有出现死点。若机器人以足式运动在地面上工作时，微控制器判断周围没有障碍物且路面平坦，微控制器分别向四条腿的大腿电机7和小腿及轮式电机11发送使能信号，使机器人的运动方式由足式运动切换为轮式运动，此时小腿61抬升使小腿撞块65作用在齿条37上，齿条37受到向左的力向左运动带动换向齿轮42顺时针转动，换向杆43将力传递到转杆23使转杆23逆时针转动，从而使动力传动齿轮28与轮式动力齿轮75啮合，为机器人轮式运动提供动力；在从足式运动切换到轮式运动过程中，弹力系统弹簧57先被压缩再恢复，滑动轴50先沿着滑动轨道53向下滑动再向上滑动，实现转杆定位孔前端29与转杆限位轴52配合沿着中间轨道移动到转杆定位孔后端30 与转杆限位轴52配合，以限制转杆23的继续转动，动力切换完成，弹力系统弹簧恢复原始状态，转杆限位轴52与转杆定位孔后端30配合时，动力传动齿轮28恰好与轮式动力齿轮 75啮合。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。