CN106945736A - 轮履复合式机器人及遥控机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轮履复合式机器人及遥控机器人，涉及机器人技术领域。本发明提供一种轮履复合式机器人，包括机器人主体、控制板、驱动轮、橡胶轮、第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮、第一电机、第二电机、第三电机和传动履带。控制板安装于机器人主体上，第二履带轮位于第一履带轮及第三履带轮之间，且三者通过传动履带传动连接。第一履带轮的转轴与第二履带轮的转轴所组成第一平面，第二履带轮的转轴与第三履带轮的转轴所组成第二平面，第一平面与第二平面成夹角设置。本发明还提供一种遥控机器人，包括遥控器、通信模块和轮履复合式机器人。本发明公开的轮履复合式机器人及遥控机器人结构简单、重量轻巧，能在不同路况及复杂路面情况下行走。

Description

轮履复合式机器人及遥控机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及轮履复合式机器人及遥控机器人。

背景技术

截至目前，轮履复合的结构依旧是越障的主流设计，相比于足类和轮式机器人，履带式机器人有更高的地形适应能力。和混合式和特殊式相比，履带式结构简单、控制容易和成本较低而且速度更快。因此履带是全地形机器人最常采用的行动方式。轮履复合式机器人广泛应用于运输、军事、灾害救援上。履带式机器人拥有以下的优点：(1)接地面积大，所以增大了坦克在松软、泥泞路面上的通过能力，降低了下陷量转向半径极小，可以实现原地转向。(2)履带支撑面上有履齿，与地面形成较大的摩擦力，牵引附着性能好，有利于发挥较大的牵引力。(3)具有良好的自复位和越障能力，带有履带臂的机器人还可以像腿式机器人一样实现行走。现有的轮履复合式机器人结构复杂，整体较重，运动不便捷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮履复合式机器人，其结构简单、重量轻巧，能在不同路况及复杂路面情况下行走。

本发明的另一目的在于提供一种遥控机器人，其结构简单、重量轻巧，能在不同路况及复杂路面情况下行走。

本发明提供一种技术方案：

一种轮履复合式机器人，包括机器人主体、控制板、驱动轮、橡胶轮、第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮、第一电机、第二电机、第三电机和传动履带。控制板安装于机器人主体上，第二履带轮位于第一履带轮及第三履带轮之间，且三者通过传动履带传动连接。驱动轮、橡胶轮、第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮的数量均为两个，且分别位于机器人本体的两侧。第一电机、第二电机、第三电机的数量均为两个，两个第一电机的输出轴同轴设置，并分别驱动两个驱动轮。两个第二电机的输出轴同轴设置，并分别驱动两个第一履带轮。橡胶轮与第二履带轮的输入轴均为第三电机的输出轴。第一履带轮的转轴与第二履带轮的转轴所组成第一平面，第二履带轮的转轴与第三履带轮的转轴所组成第二平面，第一平面与第二平面成夹角设置。

进一步地，上述两个驱动轮分别与其位于机器人主体同一侧的橡胶轮的两条外切线组成的第三平面，第三平面与轮履复合式机器人相切于驱动轮及橡胶轮的外圆周。

进一步地，上述第二履带轮的直径小于橡胶轮的直径，且传动履带的厚度与第二履带轮的半径之和小于橡胶轮的半径。

进一步地，上述第一平面与第二平面的夹角范围为30度至65度。

进一步地，上述驱动轮包括轮本体和轮履带，轮履带固定地套设于轮本体的外圆周上。

进一步地，上述轮履复合式机器人还包括两个第一导轮和两个第二导轮，第一导轮和第二导轮分别安装于机器人主体的两侧，且两个第一导轮之间的距离大于两个驱动轮之间的距离，两个第二导轮之间的距离大于两个橡胶轮之间的距离。

进一步地，上述轮履复合式机器人还包括第一机械手指和第二机械手指，第一机械手指的一端与机器人本体固定连接，另一端与第一导轮可转动地连接；第二机械手指的一端与机器人本体固定连接，另一端与第二导轮可转动地连接。

进一步地，上述机器人主体包括连杆、平板、两个第一支杆和两个第二支杆，第一支杆的两端分别与第一电机与第二电机固定连接，连杆的两端分别与两个第一支杆固定连接；第二支杆的两端分别与第二电机及第三电机固定连接，两个第三电机均安装于平板上。

进一步地，上述平板上设置有多个连接孔，多个连接孔用于与外部搭载物体连接。

一种遥控机器人，包括遥控器、通信模块和轮履复合式机器人。轮履复合式机器人包括机器人主体、控制板、驱动轮、橡胶轮、第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮、第一电机、第二电机、第三电机和传动履带。控制板安装于机器人主体上，第二履带轮位于第一履带轮及第三履带轮之间，且三者通过传动履带传动连接。驱动轮、橡胶轮、第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮的数量均为两个，且分别位于机器人本体的两侧。第一电机、第二电机、第三电机的数量均为两个，两个第一电机的输出轴同轴设置，并分别驱动两个驱动轮。两个第二电机的输出轴同轴设置，并分别驱动两个第一履带轮。橡胶轮与第二履带轮的输入轴均为第三电机的输出轴。第一履带轮的转轴与第二履带轮的转轴所组成第一平面，第二履带轮的转轴与第三履带轮的转轴所组成第二平面，第一平面与第二平面成夹角设置。通信模块安装于机器人主体上，遥控器与通信模块通信连接。

相比现有技术，本发明提供的轮履复合式机器人及遥控机器人的有益效果是：

驱动轮和橡胶轮的配合，可以使轮履复合式机器人适应于平地上的行走；第一平面与第二平面成夹角设置，第一履带轮、第二履带轮和第三履带轮与传动履带的配合，可以使轮履复合式机器人适应台阶或凹凸地面的行走。本实施例提供的轮履复合式机器人结构简单、重量轻巧，能在不同路况及复杂路面情况下行走。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的轮履复合式机器人在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的轮履复合式机器人在第二视角下的结构示意图；

图3为本发明的第一实施例提供的轮履复合式机器人在第三视角下的结构示意图；

图4为本发明的第一实施例提供的轮履复合式机器人在第四视角下的结构示意图。

图标：100-轮履复合式机器人；110-机器人主体；112-连杆；114-第一支杆；116-第二支杆；118-平板；120-控制板；130-驱动轮；131-轮本体；132-轮履带；140-橡胶轮；151-第一履带轮；152-第二履带轮；153-第三履带轮；154-传动履带；161-第一导轮；162-第二导轮；171-第一机械手指；172-第二机械手指；181-第一电机；182-第二电机；183-第三电机；191-第一平面；192-第二平面；193-第三平面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种轮履复合式机器人100，其结构简单、重量轻巧，能在不同路况及复杂路面情况下行走。

本实施例提供的轮履复合式机器人100包括机器人主体110、控制板120、驱动轮130、橡胶轮140、第一履带轮151、第二履带轮152、第三履带轮153、第一电机181、第二电机182、第三电机183、传动履带154、第一导轮161、第二导轮162、第一机械手指171和第二机械手指172。

控制板120安装于机器人主体110上，第二履带轮152位于第一履带轮151及第三履带轮153之间，且三者通过传动履带154传动连接。

驱动轮130、橡胶轮140、第一履带轮151、第二履带轮152、第三履带轮153、第一电机181、第二电机182、第三电机183、第一导轮161、第二导轮162、第一机械手指171和第二机械手指172的数量均为两个，且分别关于机器人主体110的中轴线对称。

可以理解，驱动轮130、橡胶轮140、第一履带轮151、第二履带轮152、第三履带轮153的数量均为两个，且分别位于机器人本体的两侧，以便在提供对机器人主体110进行支撑的同时，带动机器人主体110运动。

两个第一电机181的输出轴同轴设置，并分别驱动两个驱动轮130。两个第二电机182的输出轴同轴设置，并分别驱动两个第一履带轮151。橡胶轮140与第二履带轮152的输入轴均为第三电机183的输出轴，即橡胶轮140与第二履带轮152均套设于第三电机183的输出轴上，橡胶轮140、第二履带轮152与第三电机183的输出轴三者转动时的转动轴线一致。

需要说明的是，两个第一电机181的输出轴虽然是同轴设置的，但在本实施例中，并不是共用同一根轴，而是不同的两根轴。同样，两个第二电机182和两个第三电机183也采用类似的设置。这样设置是为了便于轮履复合式机器人100在行走时方便转弯。

请参阅图3和图4，第一履带轮151的转轴与第二履带轮152的转轴所组成第一平面191，第二履带轮152的转轴与第三履带轮153的转轴所组成第二平面192，第一平面191与第二平面192成夹角设置，以使轮履复合式机器人100翻越障碍物或在台阶路面行走。通常情况下，第一平面191与第二平面192的夹角范围为30度至65度。

在本实施例中，第一平面191与第二平面192的夹角为55度。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，该夹角也可以为30度至65度范围内的任意其他值。

两个驱动轮130分别与其位于机器人主体110同一侧的橡胶轮140的两条外切线组成的第三平面193，第三平面193与轮履复合式机器人100相切于驱动轮130及橡胶轮140的外圆周。

应当理解，在某些时候，比如轮履复合式机器人100在与水平面平行的地面上行走时，第三平面193与该行走的地面重合。

可以理解，第三平面193与第一平面191既可以是相互平行，也可以是不平行的。平行与否与第一履带轮151的设置有关。在本实施例中，第一平面191与第三平面193不是相互平行的。当然，并不仅限于此，有时为了使轮履复合式机器人100适应其他复杂的路况，第一平面191也可以与第三平面193平行。

在本实施例中，第二履带轮152的直径小于橡胶轮140的直径，且传动履带154的厚度与第二履带轮152的半径之和小于橡胶轮140的半径。即当轮履复合式机器人100放置于与地平线平行的支撑面上时，驱动轮130和橡胶轮140与该支撑面接触，而传动履带154相对于该支撑面悬空。这样可以使轮履复合式机器人100在这类平坦的支撑面上更方便地行走。

在本实施例中，驱动轮130包括轮本体131和轮履带132，轮履带132固定地套设于轮本体131的外圆周上。轮履带132起到增加摩擦力的作用，从而使轮履复合式机器人100更加防滑，尤其是在爬坡或者上台阶时，轮履带132可以进一步防止轮履复合式机器人100整体后退。

第一导轮161和第二导轮162分别安装于机器人主体110的两侧，且两个第一导轮161之间的距离大于两个驱动轮130之间的距离，两个第二导轮162之间的距离大于两个橡胶轮140之间的距离。

第一导轮161和第二导轮162一前一后分别设置，分别对轮履复合式机器人100的左前、右前、左后和右后四个边角进行保护，以防止轮履复合式机器人100在碰撞时发生严重的损坏。尤其当轮履复合式机器人100在管道或者赛道转弯处时，轮履复合式机器人100可以在第一导轮161和第二导轮162的辅助下，避免严重损坏的可能。

在本实施例中，第一导轮161和第二导轮162分别通过第一机械手指171和第二机械手指172固定地安装于机器人主体110上。第一机械手指171的一端与机器人本体固定连接，另一端与第一导轮161可转动地连接；第二机械手指172的一端与机器人本体固定连接，另一端与第二导轮162可转动地连接。

机器人主体110包括连杆112、平板118、两个第一支杆114和两个第二支杆116，第一支杆114的两端分别与第一电机181与第二电机182固定连接，连杆112的两端分别与两个第一支杆114固定连接；第二支杆116的两端分别与第二电机182及第三电机183固定连接，两个第三电机183均安装于平板118上。

通过连杆112、平板118、第一支杆114和第二支杆116搭建而成的机器人主体110结构简单，且由于连杆112、平板118、第一支杆114和第二支杆116均是轻质的材料以及结构本身上的简单，所以机器人主体110在结构简单的基础上，重量也很轻。这样可以使整个轮履复合式机器人100的质量减轻，从而节省驱动其所需要的动力，进而起到节约能源和环保的作用。

在本实施例中，连杆112与第一支杆114的固定连接方式为通过螺栓连接。以螺栓连接可以便于拆卸和安装，进而使本实施例提供的轮履复合式机器人100拥有更好的组装和拆卸性能。

平板118上设置有多个连接孔，多个连接孔用于与外部搭载物体连接。平板118的作用是便于对本实施例提供的轮履复合式机器人100做进一步拓展，比如作为运输小车的拓展等。

本实施例提供的轮履复合式机器人100的工作原理：轮履复合式机器人100在第一电机181、第二电机182和第三电机183的驱动下行走，(1)当路况为平地时，轮履复合式机器人100在驱动轮130和橡胶轮140的带动下行走。遇到转弯路况时，通过调整左右两侧的第一电机181和第二电机182实现转弯。当向左转弯时，控制左边轮子的电机速度小于控制右边轮子的电机速度，从而使轮履复合式机器人100向左转弯。向右转弯的情况类似。(2)当处于台阶(或凸起)地面时，传动履带154首先接触台阶，在传动履带154的作用下，橡胶轮140离开地面，同时驱动轮130带动轮履复合式机器人100继续向前行进。

本实施例提供的轮履复合式机器人100的有益效果是：驱动轮130和橡胶轮140的配合，可以使轮履复合式机器人100适应于平地上的行走；第一平面191与第二平面192成夹角设置，第一履带轮151、第二履带轮152和第三履带轮153与传动履带154的配合，可以使轮履复合式机器人100适应台阶或凹凸地面的行走。本实施例提供的轮履复合式机器人100结构简单、重量轻巧，能在不同路况及复杂路面情况下行走。

第二实施例

本实施例提供了一种遥控机器人(图未示)，其结构简单、重量轻巧，能在不同路况及复杂路面情况下行走。

本实施例提供的遥控机器人包括遥控器、通信模块和第一实施例提供的轮履复合式机器人100。通信模块安装于机器人主体110上，遥控器与通信模块通信连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮履复合式机器人，其特征在于，包括机器人主体、控制板、驱动轮、橡胶轮、第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮、第一电机、第二电机、第三电机和传动履带；

所述控制板安装于所述机器人主体上，所述第二履带轮位于所述第一履带轮及所述第三履带轮之间，且三者通过传动履带传动连接；

所述驱动轮、所述橡胶轮、所述第一履带轮、所述第二履带轮、所述第三履带轮的数量均为两个，且分别位于所述机器人本体的两侧；

所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机的数量均为两个，两个所述第一电机的输出轴同轴设置，并分别驱动两个驱动轮；两个所述第二电机的输出轴同轴设置，并分别驱动两个第一履带轮；所述橡胶轮与所述第二履带轮的输入轴均为所述第三电机的输出轴；

第一履带轮的转轴与所述第二履带轮的转轴所组成第一平面，第二履带轮的转轴与所述第三履带轮的转轴所组成第二平面，所述第一平面与所述第二平面成夹角设置。

2.根据权利要求1所述的轮履复合式机器人，其特征在于，两个所述驱动轮分别与其位于所述机器人主体同一侧的所述橡胶轮的两条外切线组成的第三平面，所述第三平面与所述轮履复合式机器人相切于所述驱动轮及所述橡胶轮的外圆周。

3.根据权利要求1所述的轮履复合式机器人，其特征在于，所述第二履带轮的直径小于所述橡胶轮的直径，且所述传动履带的厚度与所述第二履带轮的半径之和小于所述橡胶轮的半径。

4.根据权利要求1所述的轮履复合式机器人，其特征在于，所述第一平面与所述第二平面的夹角范围为30度至65度。

5.根据权利要求1所述的轮履复合式机器人，其特征在于，所述驱动轮包括轮本体和轮履带，所述轮履带固定地套设于所述轮本体的外圆周上。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的轮履复合式机器人，其特征在于，所述轮履复合式机器人还包括两个第一导轮和两个第二导轮，所述第一导轮和所述第二导轮分别安装于所述机器人主体的两侧，且两个所述第一导轮之间的距离大于两个所述驱动轮之间的距离，两个第二导轮之间的距离大于两个所述橡胶轮之间的距离。

7.根据权利要求6所述的轮履复合式机器人，其特征在于，所述轮履复合式机器人还包括第一机械手指和第二机械手指，所述第一机械手指的一端与所述机器人本体固定连接，另一端与所述第一导轮可转动地连接；所述第二机械手指的一端与所述机器人本体固定连接，另一端与所述第二导轮可转动地连接。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的轮履复合式机器人，其特征在于，所述机器人主体包括连杆、平板、两个第一支杆和两个第二支杆，所述第一支杆的两端分别与所述第一电机与所述第二电机固定连接，所述连杆的两端分别与两个所述第一支杆固定连接；所述第二支杆的两端分别与所述第二电机及所述第三电机固定连接，两个所述第三电机均安装于所述平板上。

9.根据权利要求8所述的轮履复合式机器人，其特征在于，所述平板上设置有多个连接孔，多个所述连接孔用于与外部搭载物体连接。

10.一种遥控机器人，其特征在于，包括遥控器、通信模块和如权利要求1-9中任意一项所述的轮履复合式机器人，所述通信模块安装于所述机器人主体上，所述遥控器与所述通信模块通信连接。