CN106741263A - 四履带自适应路况可调重心机构 - Google Patents

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王立权
关强
王刚
屈萌
刘战伟
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Abstract

本发明提供一种四履带自适应路况可调重心机构，在主体模块下方对称设置有四个机械腿，每个机械腿包括与主体模块铰接的连接臂、与连接臂下端铰接的履带足、设置在主体模块上的气压缸一、与气压缸一的活塞连接的连接杆一、设置在连接臂上的气压缸二、与气压缸二的活塞连接的连接杆二，连接杆一的端部与连接臂连接，连接杆二的端部与对应的履带足的前履带轮轴连接。本发明适用于环境多变，路况复杂的场所，并可主动控制两侧履带的转动来调节机器人姿态变化，辅助爬坡、越障和跨沟，可运用现代战场或者地震等环境恶劣的侦查和搜救。

Description

四履带自适应路况可调重心机构
技术领域
本发明涉及一种四履带自适应路况可调重心机构。
背景技术
在便携式履带机器人研究方面，美国走在了世界前列，它具有独立的实验性无人作战机器人计划，加上近年来反恐及城市巷战的需要，小型智能履带机器人研制工作受到了军方高度重视。美国在微小型机器人研制方面投入了大量的人力和物力，特别是新型、高机动、高可靠性移动载体研究方面。如美国战术移动机器人(TMR)计划中的便携式机器人***(MPRS)。该类机器人主要用于城市战斗与搜救。
国内针对便携式履带机器人研究主要集中在警用、民用等非作战***领域。近十多年来我国出于经济发展需要，对该类型机器人研究成果颇丰。
清华大学精仪系机器人及其自动化实验室设计的微小型QH-1型履带式机器人主要用于实现轨迹及运动目标跟踪、视觉信息的分析与处理、地面轨迹图像的计算机理解与处理。中国科学院沈阳自动化所研制的复合移动机器人—“灵晰-B”型排爆机器人进入服役期。
本发明设计结构新颖、具有独创性的可携带、抗冲击智能履带移动能力。可以采用模块化设计，便于拆卸维修，可以分段自适应复杂路面，并可主动控制两侧履带的转动来调节机器人姿态变化，辅助爬坡、越障和跨沟；机器人经过合理的结构布局和设计后具有良好的环境适应能力、机动能力并能抵抗一定高度的掉落冲击。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种四履带自适应路况可调重心机构，适用于路况复杂、多变的环境。
本发明的目的是这样实现的：在主体模块下方对称设置有四个机械腿，每个机械腿包括与主体模块铰接的连接臂、与连接臂下端铰接的履带足、设置在主体模块上的气压缸一、与气压缸一的活塞连接的连接杆一、设置在连接臂上的气压缸二、与气压缸二的活塞连接的连接杆二，连接杆一的端部与连接臂连接，连接杆二的端部与对应的履带足的前履带轮轴连接。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述履带足是后驱的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明适用于环境多变，路况复杂的场所，并可主动控制两侧履带的转动来调节机器人姿态变化，辅助爬坡、越障和跨沟，可运用现代战场或者地震等环境恶劣的侦查和搜救。本发明的4个连接臂分别由四个气压缸一控制，可单独改变任意一条连接臂的姿态，使机器人顺利能通过宽度较小的障碍物。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是本发明的越障足部变形图；
图3是本发明的登台阶变形图；
图4是本发明的改变重心图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1，本发明的四履带自适应路况可调重心机器人由主体模块1、气压缸一2、连接杆一3、履带足4、连接臂5、气压缸二6、连接杆二7、履带轮8组成，该机器人采用可采用模块化设计，可迅速拆装，适合单兵携带和进行维护，具有良好的机动性，在越障、跨沟、攀爬方面具有明显优势，生存能力强、适应水、陆环境等特点。机器人加载监视设备、机械手臂、轻型武器等装置，可军民两用。
结合图1，四履带自适应路况可调重心机器人采用四条履带充当行走足部，可使机器人在复杂恶劣的路况行走，四条履带分别由四个电机驱动，履带采用后驱形式，主动电机带动驱动轮运动，使履带转动，当四条履带的速度相同时，机器人实现前进或后退移动；当四条履带的速度不同时，机器人实现转向运动，由于采用四履带差动转向，转向能力强，动力大，负载能力比一般机器人强。
本发明的主体模由四个相同的机械腿支撑，四个履带足分别由四个电机驱动，以便机器人获得足够的动力，履带足采用后驱模式。主体模块1通过转动副与连接臂5连接，连接臂可以围绕主体模块转动，主体模块1上固定四个相同的气压缸一2，四个相同的连接杆一3连接气压缸一2和连接臂5，气压缸一2通过连接杆一3控制连接臂5的旋转，改变机器人的姿态，调节机器人的重心，有利于机器人通过不同的路况。连接臂5与履带足4通过转动副连接，履带足可以围绕连接臂旋转，每个连接臂上都装有一个气压缸二6，连接杆二7连接气压缸二6和履带轮8，气压缸二6可以通过连接杆二7控制履带足4，使之与水平面成一斜角，以便顺利通过障碍物，大大提高机器人的越障能力，也即气压缸二6用于控制履带足4的旋转，以便在遇到障碍物时，履带足能调整角度，顺利通过障碍物。
机器人的四条腿(连接臂5和履带足4)与机器人的主体模块1通过转动副连接在一起，机器腿可以绕主体模块自由转动，气压缸一2可以控制连接臂5转动，调节机构重心。
履带足4与连接臂5通过转动副连接，履带足4可以围绕连接臂5自由旋转，气压缸二6控制履带足4的旋转，实现越障。
下面结合附图对本发明进行详细描述：
结合图1，四履带自适应路况可调重心机器人主体模块1内安装有机器人的控制模块、监控模块以及通讯电路模块。控制模块控制机器人的驱动电机、气压缸一2和气压缸二6，监控模块监控和收集实时路况信息，反馈给控制模块。
结合图1，气压缸一2安装在主体模块1上，气压缸一2的活塞通过连接杆一3与连接臂5连接，并且控制连接臂5的运动，每个气压缸一2分别控制一条机械腿，气压缸由控制***控制，***可以根据路况，及时调整每条机械臂的位置，使机器人顺利通过不同的路段；气压缸二6安装在连接臂5上，气压缸二6的活塞与连接杆4连接，连接杆的另一端与履带足连接，气压缸由控制***控制，***通过控制活塞的运动，就可以控制履带足的转动，进而通过不同高度的障碍物，气压缸二6可以控制调整履带的姿态。
结合图1、2，四履带自适应路况可调重心机器人的连接臂5与履带足4采用转动副连接，机械人的控制***可以控制提供履带足4旋转的驱动模块气压缸二6，用于进行履带足旋转的姿态调整，控制模块连接气压缸驱动模块和对外检测设备数据的采集的监控模块，使机器人正确调节履带足的姿态，通过障碍物。
结合图1、3，四履带自适应路况可调重心机器人的主体模块1与连接臂5采用转动副连接，连接臂5由气压缸一2提供动力实现转动，以调整机器人的重心高低，气压缸一2由控制***控制，监控模块采集信息，反馈给控制***，控制模块根据反馈信息，控制气压缸的运动，实现机器人的重心调整，以便机器人通过复杂恶劣的路况。
结合图1、4，四履带自适应路况可调重心机器人通过控制模块控制气压缸一2调整机器人的重心，降低重心，避免机器人侧翻，控制模块控制气压缸7使履带足4旋转，履带与水平线成一定角度，增加履带机器人的越障能力，通过调整机器人的重心和履带足的姿态使机器人顺利通过台阶。
本发明的目的在于提供一种结构简单、适用于环境多变，路况复杂的四履带机器人的设计，采用可采用模块化设计，可迅速拆装，适合单兵携带和进行维护，具有良好的机动性，在越障、跨沟、攀爬方面具有明显优势，此外，机器人还具有体积小、携带方便、低成本、隐蔽性好、快速反应、机动性高、生存能力强、适应水、陆环境等特点。机器人加载监视设备、机械手臂、轻型武器等装置，可军民两用。该机器人的最大优点是具有良好的越障性能、环境适应性能并具备全地形通过能力。

Claims (2)

1.四履带自适应路况可调重心机构，其特征在于：在主体模块下方对称设置有四个机械腿，每个机械腿包括与主体模块铰接的连接臂、与连接臂下端铰接的履带足、设置在主体模块上的气压缸一、与气压缸一的活塞连接的连接杆一、设置在连接臂上的气压缸二、与气压缸二的活塞连接的连接杆二，连接杆一的端部与连接臂连接，连接杆二的端部与对应的履带足的前履带轮轴连接。
2.根据权利要求1所述的四履带自适应路况可调重心机构，其特征在于：所述履带足是后驱的。
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