CN101380978A - 虾形六轮移动机器人 - Google Patents
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Abstract
一种虾形六轮移动机器人能够自动适应复杂路况，越障能力较强，属于机械领域。本发明由头部、腹部、侧翼和尾部四部分组成，外形似一只虾，其头部与腹部前壁铰接，左右两个侧翼分别铰接于腹部左右两侧，尾部与腹部后壁铰接。头部是一个四杆机构，连杆末端安装一个轮子，由一个驱动电机驱动，一个转向电机实现转向；每个侧翼是一个平行四边形机构，每个平行四边形机构有两个腿，两个轮子分别安装在腿的末端，分别由一个驱动电机驱动；腹部末端装有一个轮子，由一个驱动电机驱动，一个转向电机实现转向。虾形六轮移动机器人能够越过轮子直径1.5－2倍的垂直台阶，而且负载能力较强，机械效率较高，能够作回转半径近似为零的转弯运动。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种移动机器人，具体是一种能够自动适应复杂路况的具有较强越障能力的六轮机器人，属于机械领域。
背景技术
目前，机器人技术的应用领域不断拓展，例如星球探测、***物排查、救援工作等，使越障机器人的研究越来越得到重视。研究越障机器人主要目标就是提高机器人的越障能力，同时降低机器人的控制难度。很多移动机器人，具有一定的越障能力，但是这些移动机器人一般说来很难越过超过轮径的垂直台阶，或是越障能力较强，但需要主动越障，不能自动越障，需要完成对障碍的辨识、判断、决策等，这样对移动机器人的控制***要求较高，而且在复杂路况时行走效率较低。
经文献检索发现，中国专利公开号为：200520075351.5，实用新型专利名称为：自主越障机器人的复合移动机构，该专利包括驱动电机、减速传动装置和运动部件及其智能控制***：其中的运动部件为对称布置与车体两侧的履带轮，每一履带轮由行走轮、辅助轮、旋转臂、履带、履带支撑机构组成，行走轮和辅助轮分别安装在旋转臂的两端，履带包覆在行走轮和辅助轮外；每一对左、右履带轮的旋转臂由一个旋转臂驱动电机驱动，每一侧前、后履带轮的行走轮由一个行走轮驱动电机驱动；行走轮、旋转臂分别固定在其传动轴上、可以随轴作360度旋转。该实用新型专利可采用轮式、腿式、履带式等多种移动方式在各种复杂路面上行驶，并且各种移动方式之间可以直接转换，前顷或后顷还具有自恢复功能。此自主越障机器人越障能力较强，但越障时需辨识台阶等障碍物，然后控制***控制前后或左右履带轮作一些的运动，才能越过障碍，越障效率较低，控制***复杂，且不能作转弯运动。
经文献检索发现，2005年3月《传动技术》第19卷第1期中论文“一种新型的可被动适应崎岖表面的六轮月球漫游车”，其前部机构主要由一个四杆机构和一个电动轮组成，左右两侧分别设置了两套平行四边形机构，该平行四边形机构与主体之间通过另外两个独立的一侧固定在主体上的平行四边形机构相连接，在本体与两侧向平行四边形机构之间安装了悬架弹簧，尾部安装一个后轮，可以适应水泥地、草地、沙地和泥泞路面，可以完成上楼梯、过凹坑以及倾斜行进等动作，最大垂直爬坡高度前轮直径的2倍左右。但此六轮月球漫游车当本体上有一定重量时，会下陷，致使其负载能力不足，而且此六轮月球漫游车不能转弯。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种虾形六轮移动机器人，能够越过轮子直径1.5-2倍的垂直台阶，而且负载能力较强，机械效率较高，能够作转弯运动。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：头部、腹部、侧翼和尾部四个部分，其连接方式为：头部与腹部铰接，左右两个侧翼分别铰接于腹部，尾部与腹部铰接。其中，头部包括：短曲柄板、曲柄板联接筒、螺栓、头部扭簧、长曲柄板、连杆板、连杆安装块、转向电机安装板、转向电机、转向套筒、螺钉、L形支承板、驱动电机、轮子。两片短曲柄板在两端圆孔处夹住曲柄板联接筒，其中一端通过螺栓与腹部的头部连接块形成转动副，另一端通过螺栓与两片连杆形成转动副。两片长曲柄板在两端圆孔处夹住曲柄板联接筒，其中一端通过螺栓与腹部的另一个头部连接块形成转动副，另一端通过螺栓与两片连杆板形成转动副。两片连杆板下端夹住连杆安装块，并焊接或粘结，连杆安装块下端面与转向电机安装板焊接或粘结。转向电机通过螺纹联接与转向电机安装板固定，其输出轴穿过转向电机安装板。转向套筒套在转向电机输出轴上，由螺钉锁紧，其下端面与L形支承板上端面焊接或粘结。驱动电机通过螺纹联接与L形支承板固定，其输出轴穿过L形支承板，与轮子固定联接。
腹部包括：壳体、箱盖、头部连接块、侧翼连接块、尾部连接块。箱盖置于壳体之上，头部连接块通过螺钉固定联接于壳体的前壁，四个侧翼连接块分别通过螺钉固定联接于壳体的左右两侧，每侧上下布置两个，尾部连接块通过螺钉固定联接于壳体的后壁。
侧翼包括：螺栓、横肋、腿外板、腿内板、腿连接块、驱动电机、轮子。螺栓穿过横肋中心孔，与腹部的侧翼连接块中心孔固定联接。腿外板与腿内板分别将两横肋的一端夹住，穿过螺栓形成转动副，其下端夹住腿连接块并焊接或粘结；驱动电机通过螺纹联接与腿外板固定，其输出轴穿过腿外板，与轮子固定联接，这样组成了一条腿。两条腿与两横肋组成一个平行四边形机构。
尾部包括：尾板、尾部扭簧、尾板连接块、转向电机安装板、转向电机、转向套筒、螺钉、L形支承板、驱动电机、轮子。两片尾板的上端部有四分之一的圆倒角，两片尾板上端夹住腹部中的尾部连接块，由螺栓铰接，尾部扭簧套在螺栓上，夹于腹部中的尾部连接块中间；两片尾板下端夹住尾板连接块，并焊接或粘结。尾板连接块与转向电机安装板焊接或粘结，转向电机通过螺纹联接与转向电机安装板固定，其输出轴穿过转向电机安装板，转向套筒套在转向电机输出轴上，由螺钉锁紧，其下端面与L形支承板上端面焊接或粘结。驱动电机通过螺纹联接与L形支承板固定，其输出轴穿过L形支承板，与轮子固定联接。
本发明使用时，需要机器人向前行走时，需关闭前后转向电机，并使头部、尾部的驱动轮方向为前后方向，此时只要同时驱动六个驱动电机，六个轮子会以相同的速度前行，在遇到不超过轮径2倍以上的障碍时，机器人能够自动适应路况而越过障碍。当需要顺时针转向时，先停止前进，驱动头部与尾部的转向电机均逆时针转动90°，尾部转向电机逆时针转动90°后停止转动；然后右翼的两驱动电机反向(沿后退方向)驱动，其他驱动电机驱动方向不变，则整个机器人实现顺时针近似零半径转向。
与现有技术相比，本发明实现了自动越障，可以大大简化控制***，而且能够实现转弯运用。此虾形六轮移动机器人能够越过轮子直径2倍左右的垂直台阶，具有很强的越障能力，特别是尾部与腹部铰接，并由尾部扭簧使尾部有压紧地面的趋势，这种结构在越障时尾部容易抬起越障，不会成为机器人越障难度最大的部分，而且障碍越过之后，尾部在尾部扭簧的作用下可以恢复原来状态。
附图说明
图1本发明结构示意图
图2本发明头部示意图一
图3本发明头部示意图二
图4本发明腹部示意图(***图)
图5本发明侧翼示意图(局部***)
图6本发明尾部示意图
图7本发明前行示方案图
图8本发明顺时针近似零半径转弯方案图
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：头部1、腹部2、侧翼3和尾部4四个部分，其连接方式为：头部1与腹部2铰接，左右两个侧翼3分别铰接于腹部2，尾部4与腹部2铰接。其中，头部1包括：短曲柄板8、曲柄板联接筒7、螺栓6、头部扭簧5、长曲柄板9、连杆板10、连杆安装块11、转向电机安装板13、转向电机12、转向套筒14、螺钉15、L形支承板16、驱动电机18、轮子17。两片短曲柄板8在两端圆孔处夹住曲柄板联接筒7，其中一端通过螺栓6与腹部的头部连接块形成转动副，另一端通过螺栓6与两片连杆10形成转动副。两片长曲柄板9在两端圆孔处夹住曲柄板联接筒7，其中一端通过螺栓与腹部的另一个头部连接块形成转动副，另一端通过螺栓6与两片连杆板10形成转动副。两片连杆板10下端夹住连杆安装块11侧面，并焊接或粘结，连杆安装块11下端面与转向电机安装板13焊接或粘结。转向电机12通过螺纹联接与转向电机安装板13固定，其输出轴穿过转向电机安装板13。转向套筒14套在转向电机输出轴上，由螺钉15锁紧，其下端面与L形支承板16上端面焊接或粘结。驱动电机18通过螺纹联接与L形支承板16固定，其输出轴穿过L形支承板16，与轮子17固定联接。
腹部2包括：壳体22、箱盖21、头部连接块19、侧翼连接块20、尾部连接块23。箱盖21置于壳体22之上，头部连接块19通过螺钉固定联接于壳体22的前壁，四个侧翼连接块20分别通过螺钉固定联接于壳体22的左右两侧，每侧上下布置两个，尾部连接块23通过螺钉固定连接于壳体22的后壁。
侧翼3包括：横肋27、螺栓26、螺栓28、腿外板24、腿内板25、腿连接块29、驱动电机18、轮子17。螺栓26穿过横肋中心孔，与腹部的侧翼连接块20中心孔固定联接。腿外板24与腿内板25分别将两横肋的一端夹住，穿过螺栓28形成转动副，其下端夹住腿连接块29并焊接或粘结；驱动电机18通过螺纹联接与腿外板24固定，其输出轴穿过腿外板24，与轮子17固定联接，这样组成了一条腿。两条腿与两横肋27组成一个平行四边形机构。
尾部4包括：尾板32、尾部扭簧31、螺栓30、尾板连接块33、转向电机安装板13、转向电机12、转向套筒14、螺钉15、L形支承板16、驱动电机18、轮子17。两片尾板32的上端部有四分之一的圆倒角，两片尾板32上端夹住腹部2中的尾部连接块23，由螺栓30铰接，尾部扭簧31套在螺栓30上，夹于腹部2中的尾部连接块23中间；两片尾板32下端夹住尾板连接块33，并焊接或粘结。尾板连接块33下端面与转向电机安装板13焊接或粘结，转向电机12通过螺纹联接与转向电机安装板13固定，其输出轴穿过转向电机安装板13，转向套筒套14在转向电机输出轴上，由螺钉15锁紧，其下端面与L形支承板16上端面焊接或粘结。驱动电机18通过螺纹联接与L形支承板16固定，其输出轴穿过L形支承板16，与轮子17固定联接。
Claims (2)
1、一种虾形六轮移动机器人，包括：头部(1)、腹部(2)、侧翼(3)和尾部(4)四个部分，其头部(1)与腹部(2)铰接，左右两个侧翼(3)分别铰接于腹部(2)，尾部(4)与腹部(2)铰接，其特征在于：头部(1)中两片短曲柄板(8)在两端圆孔处夹住曲柄板联接筒(7)，其中一端通过螺栓(6)与腹部的头部连接块形成转动副，另一端通过螺栓(6)与两片连杆(10)形成转动副；两片长曲柄板(9)在两端圆孔处夹住曲柄板联接筒(7)，其中一端通过螺栓与腹部的另一个头部连接块形成转动副，另一端通过螺栓(6)与两片连杆板(10)形成转动副；两片连杆板(10)下端夹住连杆安装块(11)侧面，并焊接或粘结，连杆安装块(11)下端面与转向电机安装板(13)焊接或粘结。转向电机(12)通过螺纹联接与转向电机安装板(13)固定，其输出轴穿过转向电机安装板(13)；转向套筒(14)套在转向电机输出轴上，由螺钉(15)锁紧，其下端面与L形支承板(16)上端面焊接或粘结；驱动电机(18)通过螺纹联接与L形支承板(16)固定，其输出轴穿过L形支承板(16)，与轮子(17)固定联接。
2、根据权利要求1所述的虾形六轮移动机器人，其特征在于其尾部(4)包括：尾板(32)、尾部扭簧(31)、尾板连接块(33)、转向电机安装板(13)、转向电机(12)、转向套筒(14)、螺钉(15)、L形支承板(16)、驱动电机(18)、轮子(17)；两片尾板(32)的上端部有四分之一的圆倒角，两片尾板(32)上端夹住腹部(2)中的尾部连接块(23)，由螺栓(30)铰接，尾部扭簧(31)套在螺栓(30)上，夹于腹部(2)中的尾部连接块(23中间；两片尾板(32)下端夹住尾板连接块(33)，并焊接或粘结；尾板连接块(33)下端面与转向电机安装板(13)焊接或粘结，转向电机(12)通过螺纹联接与转向电机安装板(13)固定，其输出轴穿过转向电机安装板(13)，转向套筒套(14)在转向电机输出轴上，由螺钉(15)锁紧，其下端面与L形支承板(16)上端面焊接或粘结；驱动电机(18)通过螺纹联接与L形支承板(16)固定，其输出轴穿过L形支承板(16)，与轮子(17)固定联接。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090311 |