CN113276976A - 一种行星轮式越障机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种行星轮式越障机器人,包括:车架、前驱动组以及后驱动组;前驱动组和后驱动组分别与车架的前端和后端连接,前驱动组包括:双驱动舵轮结构;双驱动舵轮结构包括:两个驱动轮和两个第一驱动装置,通过两个第一驱动装置分别输出给两个驱动轮不同的转速,使得双驱动舵轮结构转向;后驱动组包括:两个行星轮组、两个第二驱动装置以及行星轮组悬挂结构,每个行星轮组单独被驱动;每个行星轮组包括:前轮、后轮以及上轮,每个行星轮组的三个轮子在第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下配合翻越障碍物,且两个第二驱动装置分别控制两个行星轮组的转速,实现两个行星轮组的转向,越障机器人在前驱动组和后驱动组的驱动下进行越障和转向。
Description
技术领域
本发明属于越障机器人技术领域,更具体地,涉及一种行星轮式越障机器人。
背景技术
越障机器人具有广泛的应用,目前的越障机器人结构主要以轮式、履带式及足式为主,现有越障机器人也各有优缺点。其中,足式越障机器人运动灵活,地形适应能力强,但其结构和控制都很复杂,应用不广泛。履带式越障机器人有较强的越障能力,履带式机构支撑面积大,下陷度小,地形适应能力强,运行稳定,但是履带式机构的体积较大,比较笨重,转弯特性差,对路面破坏大;轮式越障机器人结构较大,负重比高,在平坦路面负载行进时能够实现既平衡又快捷的移动,一般都是采用行星轮式,但由于行星轮组在正常运行时,是两个轮子着地,从而大大的降低了越障机器人转弯特性,且在转弯时,双轮着地导致行星轮组磨损较大。
目前,本领域相关技术人员已经做了一些研究,如专利文献CN205632713U的专利公开了一种主动式行星轮系越障机器人底盘,其采用四部直流电机全驱动行星轮系模式,四个行星轮驱动组相对车架固定,在正常运行时,行星轮组双轮着地,转弯特性较差,对轮子磨损较大。因此,本领域存在着发展一种转弯特性更好的行星轮式越障机器人,使其同时具备优良的越障性能和转弯特性,降低轮子的磨损。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种行星轮式越障机器人,旨在解决现有越障机器人的转弯特性差且磨损严重的问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种行星轮式越障机器人,包括:车架、前驱动组以及后驱动组;
所述前驱动组与车架的前端连接,所述前驱动组包括:双驱动舵轮结构;所述双驱动舵轮结构包括:两个驱动轮和两个第一驱动装置,通过两个第一驱动装置分别输出给两个驱动轮不同的转速,使得双驱动舵轮结构转向,以带动车架和后驱动组转向;
所述后驱动组与车架的后端连接,所述后驱动组包括:两个行星轮组、两个第二驱动装置以及行星轮组悬挂结构,每个行星轮组单独被驱动;
每个行星轮组包括:前轮、后轮以及上轮,每个行星轮组的三个轮子在第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下配合翻越障碍物,且两个第二驱动装置分别控制两个行星轮组的转速,实现两个行星轮组的转向;所述两个行星轮组通过行星轮组悬挂结构连接,所述行星轮组悬挂结构为可伸缩的平行四边形结构,所述平行四边形结构的两条竖直边垂直于地面,另外两条边平行于地面,且另外两条边可适应地形伸缩,两个行星轮组对称连接于所述平行四边形的两条竖直边,使得两个行星轮组始终保持竖直状态,并适应非平面的地形;
所述越障机器人在前驱动组和后驱动组的驱动下进行越障和转向。
在一个可选的示例中,所述前驱动组还包括:舵轮悬挂结构;
所述双驱动舵轮结构通过舵轮悬挂结构连接于车架的前端;
所述舵轮悬挂结构包括:驱动部分固定板、减震弹簧和减震弹簧支架;
所述双驱动舵轮结构还包括:电机固定座、驱动轮固定板、外连接轴、限位套、内连接轴以及轴端挡圈;
所述第一驱动装置连接于所述电机固定座上,第一驱动装置输出的转矩通过带传动结构或链传动结构传输到所述驱动轮上;所述驱动轮与带传动结构或链传动结构的输出轴相连,所述驱动轮固定板穿过所述输出轴通过螺栓将所述输出轴和驱动轮连接,实现对所述驱动轮的轴向固定;所述外连接轴通过螺栓连接于所述驱动部分固定板上,所述内连接轴穿过所述外连接轴,所述外连接轴下端与所述电机固定座连接,所述内连接轴上端连接于所述轴端挡圈,从而实现内连接轴和外连接轴的相对转动;所述限位套穿过所述内连接轴,所述轴端挡圈旋于所述内连接轴上端的螺纹,将限位套压紧于所述内连接轴实现轴向限位;所述减震弹簧两端分别压紧于所述内连接轴和减震弹簧支架的下端,所述减震弹簧支架的上端与车架前端连接。
具体地,减震弹簧为前驱动组的减震器。
在一个可选的示例中,所述前驱动组呈中心对称结构。
在一个可选的示例中,所述后驱动组还包括:驱动支撑板;
两个行星轮组分别连接于两个第二驱动装置的一侧;
两个第二驱动装置的另一侧分别连接于行星轮组悬挂结构的两侧;
所述行星轮组悬挂结构的上端连接驱动支撑板的下端;
所述驱动支撑板的上端连接车架的后端。
在一个可选的示例中,所述行星轮组悬挂结构包括:两个电机支架、八个摆杆、两个连杆、驱动支架、四个弹簧导杆、四个压力弹簧、两个间隔套以及两个支撑轴;
两个电机支架用于分别连接一个第二驱动装置;
两个电机支架分别通过四个摆杆连接所述驱动支架,构成可伸缩的平行四边形结构;所述四个摆杆分别由上端平行的两个摆杆和下端平行的两个摆杆组成;下端平行的两个摆杆之间连接有一个连杆;
所述压力弹簧上端压紧于支撑轴,下端压紧于所述连杆;所述弹簧导杆穿过所述压力弹簧,通过所述支撑轴连接于所述驱动支架,所述弹簧导杆下方设有岔口,所述连杆置于所述岔口中;所述驱动支架两侧分别各有两个弹簧导杆、两个压力弹簧、一个间隔套以及一个支撑轴;
所述间隔套套在所述支撑轴上,置于同侧的两个弹簧导杆之间;
当所述行星轮组遇到障碍物或左右两侧不平地面时,所述电机支架、所述驱动支架、所述摆杆形成的平行四边形的形状会发生改变;所述行星轮组与所述第二驱动装置一起依托所述摆杆摆动,所述连杆挤压所述压力弹簧在所述弹簧导杆下方的所述岔口内运动,同时,所述弹簧导柱绕支撑轴转动,从而增强了越障机器人的地形适应能力。
具体地,驱动支架、间隔套、支撑轴、弹簧导杆、压力弹簧以及连杆组成的部件为后驱动组的减震器。
在一个可选的示例中,每个行星轮组还包括:系杆;
所述系杆具有三个输出轴,三个输出轴的运动方向和运动速度相同;所述三个输出轴分别与前轮、后轮以及上轮相连接;
所述上轮的中心轴、前轮的中心轴及后轮的中心轴分别与系杆的三个输出轴的中心轴重合,且上轮、前轮及后轮的结构相同;所述上轮的几何中心、前轮的几何中心及后轮的几何中心分别位于同一等边三角形的三个顶点处。
在一个可选的示例中,当越障机器人正常行驶时,行星轮组的前轮和后轮同时着地,通过前轮和后轮提供稳定动力;
当越障机器人遇到障碍物时,前轮被障碍物堵住,在所述第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下,会使系杆绕前轮向前翻转,使得上轮着地,此时若尚未通过障碍,上轮也被障碍物堵住,在所述第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下,会使系杆绕上轮继续向前翻转,使得后轮着地,三个轮子依次翻转直至整个行星轮组通过障碍物。
在一个可选的示例中,当越障机器人遇到沟壑时,前轮在所述第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下,使系杆绕前轮向前翻转,使得上轮到达沟壑对侧,上轮接触到深沟对侧平面后,上轮和后轮共同驱动行星轮组作水平运动,前轮脱离沟壑前壁,由前轮接触深沟前壁后产生向上的驱动力与上轮产生的驱动力共同作用使行星轮组作翻转和向前的组合运动,重心逐步上升,完成跨沟。
在一个可选的示例中,所述后驱动组呈中心对称结构。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
本发明提供一种行星轮式越障机器人,后驱动组采用行星轮组结构,在遇到障碍物时,通过系杆带动行星轮翻转,较大的提高了越障能力,且具有稳定性;所述后驱动组的悬挂结构采用可伸缩的平行四边形结构,在通过凹凸不平的地面时,摆杆发生摆动改变平行四边形的形状,在压力弹簧的作用下,使行星轮组不会悬空,而且该可伸缩的平行四边形结构能使行星轮组始终保持竖直状态。且摆杆摆动角度大,灵活性高,能进一步提高越障性能。本发明前驱动采用双驱动舵轮结构,所述双驱动舵轮能够实现任意角度转动,相比于前驱动也采用行星轮式结构,具有极好的转向特性,提高了复杂地形的通过性能,降低了行星轮组的磨损;本发明所述前驱动组及所述后驱动组均为对称结构,使得行星轮式越障机器人有较好的平衡性;本发明前后驱动组均设置有减震器,所述减震器用于减少车体的震动,提高了车体的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的行星轮式越障机器人的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的车架的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的前驱动组的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的后驱动组的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的行星轮组悬挂结构示意图;
图6是本发明实施例提供的后驱动组行星轮组越障过程的主视示意图;
图7是本发明实施例提供的后驱动组行星轮组跨越沟壑过程的主视示意图;
图8是本发明实施例提供的越障机器人在旋转楼梯上行进的示意图;
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:100为车架,110为车架前端结构,111为前端内竖梁,112为前端左横梁,113为前端外竖梁,114为前端右横梁,120为车架后端结构,121为后端左横梁,122为后端外竖梁,123为后端右横梁,124为后端内竖梁,130为左横梁,140为右横梁,200为前驱动组结构,210为舵轮驱动结构,211为驱动轮,212为驱动装置,213为电机固定座,214为驱动轮固定座,215为连接法兰,216为限位套,217为轴端挡圈,218为固定座连接轴,220为舵轮悬挂结构,221为驱动部分固定板,222为减震弹簧,223为减震弹簧支架,300为后驱动组结构,310为行星轮组结构,311为上轮,312为前轮,313为后轮,314为系杆,320为驱动装置,330为驱动支撑板,340为行星轮组悬挂结构,341为电机支架,342为弹簧导杆,343为间隔套,344为驱动支架,345为支撑轴,346为连杆,347为摆杆,348为压力弹簧,10为行星轮式越障机器人,20为旋转楼梯。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明基于行星轮式越障机器人的工作特点,提出了一种行星轮式越障机器人,具有更好的转弯特性。通过将行星轮的越障性能和舵轮的转弯特性完美结合,解决了行星轮式机构的转弯特性差的问题,有效降低了行星轮的磨损。此外,该行星轮式越障机器人结构简单,运行稳定,有利于行星轮式越障机器人的推广应用。
具体地,本发明提供如下技术方案:一种行星轮式越障机器人,包括车架及用于支撑车架的前驱动组和后驱动组。
所述前驱动组为双驱动舵轮结构,双驱动舵轮结构的内连接轴通过减震弹簧与减震弹簧支架相连,所述减震弹簧支架再连接于车架前端的中间两横梁上。
所述后驱动组为两独立驱动的行星轮组结构。所述后驱动组包括两第二驱动装置、两行星轮组、两电机支架、八摆杆、一减震器、一驱动支架。其中,两行星轮组左右设置,每个行星轮组分别通过一第二驱动装置驱动,此外,每个电机支架上安装一所述第二驱动装置,每个第二驱动装置安装一所述行星轮组。所述电机支架通过四个所述摆杆连接于所述减震器的两侧。所述减震器通过驱动支撑板与所述车架相连。
优选地,所述后驱动组减震器包括驱动支架、两间隔套、两支撑轴、四弹簧导杆、四压力弹簧、两连杆。所述连杆连接在每侧下方两摆杆之间。所述弹簧导杆穿过压力弹簧,弹簧导杆上端通过支撑轴连接在驱动支架上,下端开有岔口置于所述连杆之上。所述弹簧导杆和压力弹簧分布于驱动支架的四角。
优选地,所述摆杆之间相互平行,与电机支架及驱动支架形成平行四边形结构。
优选地,所述前驱动组和所述后驱动组呈对称结构,左驱动装置的结构和右驱动装置的结构相同。
优选地,所述后驱动组通过差速器实现行星轮组的差速驱动。所述驱动装置连接在所述差速器上,所述驱动装置的输出转速通过所述差速器对两侧所述行星轮组进行差速驱动。
请参阅图1至图5,本发明较佳实施方式提供的一种行星轮式越障机器人不仅具有优良的越障性能,还具有优良的转弯特性,能有效降低行星轮的磨损,能够广泛的应用于类似于担架运输车的结构中。
图1是本发明实施例提供的行星轮式越障机器人的结构示意图;如图1所示,本发明提供的行星轮式越障机器人包括:车架100,前驱动组结构200和后驱动组结构300。
车架100包括:车架前端结构110和车架后端结构120。所述前驱动组结构200及所述后驱动组结构300分别连接于所述车架前端结构110和车架后端结构120。
另外,前驱动组结构200包括舵轮驱动结构210、舵轮悬挂结构220;所述舵轮驱动结构210连接于所述舵轮悬挂结构220,所述舵轮悬挂结构220两侧分别连接于前端左横梁和前端右横梁。
后驱动组结构300包括行星轮组结构310。
图2是本发明实施例提供的车架的结构示意图;如图2所示,车架100还包括左横梁130和右横梁140。所述左横梁130及所述右横梁140分别连接于所述车架前端结构110和所述车架后端结构120两侧。所述车架前端结构110包括前端内竖梁111、前端左横梁112、前端外竖梁113、前端右横梁114。所述前端内竖梁111和所述前端外竖梁113均平行连接于所述左横梁130和所述右横梁140,所述前端左横梁112和所述前端右横梁114均平行连接于所述前端内竖梁111和前端外竖梁113。所述车架后端结构120包括后端左横梁121、后端外竖梁122、后端右横梁123、后端内竖梁124。所述后端内竖梁124和所述后端外竖梁122均平行连接于所述左横梁130和所述右横梁140,所述后端左横梁121和所述后端右横梁123均平行连接于所述后端内竖梁124和后端外竖梁122。本实施方式中,所述车架前端结构110和所述车架后端结构120基本呈“目”字型,可以理解,在其他实施方式中,所述车架100可以为其他形状,如梯形。
图3是本发明实施例提供的前驱动组的结构示意图;如图3所示,舵轮驱动结构210包括两个驱动轮211、两个第一驱动装置212、两个电机固定座213、驱动轮固定板214、外连接轴215、限位套216、内连接轴217以及轴端挡圈218。舵轮悬挂结构220包括驱动部分固定板221、减震弹簧222以及减震弹簧支架223。
每个第一驱动装置212连接于一个电机固定座213上;为减小空间,每个第一驱动装置212输出的转矩通过带传动结构或链传动结构传输到一个驱动轮211上,每个第一驱动装置212单独驱动一个驱动轮211。所述驱动轮211与带传动结构或链传动结构输出轴相连。所述驱动轮固定板214用于所述驱动轮211的轴向定位,穿过上述输出轴通过螺栓固定于所述驱动轮211上。所述外连接轴215通过螺栓连接于所述驱动部分固定板221上。所述内连接轴217下端与所述电机固定座213连接,所述内连接轴217上端连接于所述轴端挡圈218。所述限位套216穿过所述内连接轴217,并被所述轴端挡圈218严紧于所述内连接轴217实现轴向限位。所述减震弹簧222两端分别压紧于所述内连接轴217和减震弹簧支架223。
所述前驱动组结构200为双驱动舵轮结构,呈中心对称结构,通过两个第一驱动装置212分别输出给两个驱动轮211的不同转速,实现转向,具有极好的转向特性。
图4是本发明实施例提供的后驱动组的结构示意图;如图4所示,后驱动组结构300还包括:两个第二驱动装置320、驱动支撑板330、行星轮组悬挂结构340。
其中,每个行星轮组310连接于一个第二驱动装置320,通过所述第二驱动装置320对行星轮组310提供动力,两个第二驱动装置320连接于所述行星轮悬挂结构340,所述行星轮悬挂结构340连接于所述驱动支撑板330,所述驱动支撑板330两侧分别连接于所述车架后端左横梁121和所述车架后端右横梁123。所述驱动支撑板330侧壁上有凸台结构,能够分担载重。
所述后驱动组300呈对称结构,左右两侧结构相同,通过控制两个第二驱动装置320的输出转速,实现转向。此外,还可以通过差速器控制差速,从而实现转向,具体为:第二驱动装置连接于差速器,差速器两侧连接行星轮组。通过所述第二驱动装置给所述差速器输入运动,在转弯时,所述差速器对两侧转速进行分配,进而输给所述行星轮组实现差速转弯。
如图4所示,行星轮组结构310包括上轮311、前轮312、后轮313以及系杆314。所述系杆314的三个输出轴的运动方向及运动速度相同,且所述系杆314的三个输出轴分别与所述上轮311、所述前轮312及所述后轮313相连接,所述上轮311的中心轴、所述前轮312的中心轴及所述后轮313的中心轴分别与所述系杆314的三个输出轴的中心轴重合,且所述上轮311的结构、所述前轮312的结构及所述后轮313的结构相同,所述上轮311的几何中心、所述前轮312的几何中心及所述后轮313的几何中心分别位于同一等边三角形的三个顶点处。
图5是本发明实施例提供的行星轮组悬挂结构示意图;如图5所示,行星轮组悬挂结构340包括电机支架341、弹簧导杆342、间隔套343、驱动支架344、支撑轴345、连杆346、摆杆347以及压力弹簧348。所述电机支架342用于固定所述驱动装置320,且通过四个所述摆杆347连接所述驱动支架344,构成平行四边形结构,能满足较大的角度变化,提高地形适应能力。下方两所述摆杆347之间连接有所述连杆346。所述弹簧导杆342穿过所述压力弹簧348,通过所述支撑轴345连接于所述驱动支架344,所述弹簧导杆342下方设有岔口,所述连杆346置于所述岔口中,所述压力弹簧348上端压紧于支撑轴345,下端压紧于所述连杆346。所述间隔套343套在所述支撑轴345上,置于同侧的两所述弹簧导杆342之间。
为方便理解,这里用轮A、轮B、轮C代替前述的行星轮组中的前轮312、后轮313、上轮311。
在一个具体的实施例中,行星轮组310越障过程请参照图6。正常行驶时,请参照图6中(a),所述行星轮结构310的所述轮A和所述轮B同时着地,通过所述轮A和所述轮B提供稳定动力。在遇到障碍物时,请参照图6中(b)~(f),所述轮A即被障碍物堵住,在所述第二驱动装置320输出的驱动力矩的作用下,会使系杆314绕所述轮A向前翻转,使得所述轮C着地,轮A产生向上的驱动力与轮C产生的驱动力共同作用使行星轮作翻转和向前的组合运动,重心逐步上升,完成越障。此时若尚未通过障碍,所述轮C即被障碍物堵住,在所述第二驱动装置320输出的驱动力矩的作用下,会使系杆314绕所述轮C向前翻转,使得所述轮B着地,三个轮子依次翻转直至整个轮组通过障碍物。
在一具体的实施例中,行星轮组310跨越沟壑过程请参照图7中(a)~(f)。当行星轮组310遇到沟壑时,轮A在第二驱动装置320输出的驱动力矩的作用下紧贴深沟前壁,行星轮组作前进和顺时针旋转组合运动,行星轮组中心下降,轮C接触到深沟对侧平面后,轮B轮C共同驱动行星轮组作水平运动,由于行星轮组中心轴与行星轮组的相对运动,轮A脱离深沟前壁,贴住深沟后壁,这个过程中轮B脱离深沟前平面,当轮A接触深沟前壁后产生向上的驱动力与轮C产生的驱动力共同作用使行星轮组作翻转和向前的组合运动,重心逐步上升,完成跨沟。
由此可见,在正常行驶时,行星轮组两个轮子同时与地面接触,转弯特性较差,磨损较严重,因此,通过前驱动组采用所述双驱动舵轮结构,相比于前驱动组也为行星轮组结构,具有更好的转弯特性。从而,使其同时具有优良的越障性能和转弯特性。
可以理解的是,轮式越障机器人的越障能力在很大程度上受限于轮径,而行星轮组的越障能力则受限于行星架半径R和行星轮半径r。因此,可以根据实际应用场合优化设计行星架半径R和行星轮半径r。对所有行星架半径R和行星轮半径r进行遍历取值,选取所有可行解并进行筛选,并根据整体尺寸大小进行优化,以行星轮总高度作为优化指标选取总高最小值。从而对行星轮组进行优化设计。
图8是本发明实施例提供的越障机器人在旋转楼梯上行进的示意图,如图8所示,旋转楼梯20的每一级台阶一般都是内侧窄,外侧宽,且转弯半径越小每级台阶内外两侧的宽度相差越大,对越障机器人的越障性能和转弯特性要求较高。本发明提供的行星轮式越障机器人10在爬这种楼梯时,前后驱动组的左右两轮高度差不能过大,换言之,若左右两轮在不同级台阶上,机器人极有可能因为车身的严重倾斜而导致翻车,后驱动组通过控制电机输出转速,使得左右行星轮组同在同一级台阶。而前驱动组,也就是双驱动舵轮结构,比较灵活,能任意改变角度以使前驱动组在同一级台阶,使得车体左右高度基本无变化。各级驱动组相互独立,分别加以控制,使得车体不会因为驱动组之间的动作不一致导致的卡死现象。
本发明提供的行星轮式越障机器人,前驱动为双驱动舵轮结构,在满足后驱动组在同一级台阶的前提下,前驱动组能任意改变角度,使前驱动组同时也在同一级台阶上,避免了行星轮车在越障时会出现的侧翻和卡死的现象,很大程度上提高了行星轮式越障机器人的越障能力。此外,所述行星轮式越障机器人结构简单,转弯特性好,有利于行星轮式越障机器人的推广应用。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种行星轮式越障机器人,其特征在于,包括:车架、前驱动组以及后驱动组;
所述前驱动组与车架的前端连接,所述前驱动组包括:双驱动舵轮结构;所述双驱动舵轮结构包括:两个驱动轮和两个第一驱动装置,通过两个第一驱动装置分别输出给两个驱动轮不同的转速,使得双驱动舵轮结构转向,以带动车架和后驱动组转向;
所述后驱动组与车架的后端连接,所述后驱动组包括:两个行星轮组、两个第二驱动装置以及行星轮组悬挂结构,每个行星轮组单独被驱动;
每个行星轮组包括:前轮、后轮以及上轮,每个行星轮组的三个轮子在第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下配合翻越障碍物,且两个第二驱动装置分别控制两个行星轮组的转速,实现两个行星轮组的转向;所述两个行星轮组通过行星轮组悬挂结构连接,所述行星轮组悬挂结构为可伸缩的平行四边形结构,所述平行四边形结构的两条竖直边垂直于地面,另外两条边平行于地面,且另外两条边可适应地形伸缩,两个行星轮组对称连接于所述平行四边形的两条竖直边,使得两个行星轮组始终保持竖直状态,并适应非平面的地形;
所述越障机器人在前驱动组和后驱动组的驱动下进行越障和转向。
2.根据权利要求1所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,所述前驱动组还包括:舵轮悬挂结构;
所述双驱动舵轮结构通过舵轮悬挂结构连接于车架的前端;
所述舵轮悬挂结构包括:驱动部分固定板、减震弹簧和减震弹簧支架;
所述双驱动舵轮结构还包括:电机固定座、驱动轮固定板、外连接轴、限位套、内连接轴以及轴端挡圈;
所述第一驱动装置连接于所述电机固定座上,第一驱动装置输出的转矩通过带传动结构或链传动结构传输到所述驱动轮上;所述驱动轮与带传动结构或链传动结构的输出轴相连,所述驱动轮固定板穿过所述输出轴通过螺栓将所述输出轴和驱动轮连接,实现对所述驱动轮的轴向固定;所述外连接轴通过螺栓连接于所述驱动部分固定板上,所述内连接轴穿过所述外连接轴,所述外连接轴下端与所述电机固定座连接,所述内连接轴上端连接于所述轴端挡圈,从而实现内连接轴和外连接轴的相对转动;所述限位套穿过所述内连接轴,所述轴端挡圈旋于所述内连接轴上端的螺纹,将限位套压紧于所述内连接轴实现轴向限位;所述减震弹簧两端分别压紧于所述内连接轴和减震弹簧支架的下端,所述减震弹簧支架的上端与车架前端连接。
3.根据权利要求1或2所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,所述前驱动组呈中心对称结构。
4.根据权利要求1所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,所述后驱动组还包括:驱动支撑板;
两个行星轮组分别连接于两个第二驱动装置的一侧;
两个第二驱动装置的另一侧分别连接于行星轮组悬挂结构的两侧;
所述行星轮组悬挂结构的上端连接驱动支撑板的下端;
所述驱动支撑板的上端连接车架的后端。
5.根据权利要求4所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,所述行星轮组悬挂结构包括:两个电机支架、八个摆杆、两个连杆、驱动支架、四个弹簧导杆、四个压力弹簧、两个间隔套以及两个支撑轴;
两个电机支架用于分别连接一个第二驱动装置;
两个电机支架分别通过四个摆杆连接所述驱动支架,构成可伸缩的平行四边形结构;所述四个摆杆分别由上端平行的两个摆杆和下端平行的两个摆杆组成;下端平行的两个摆杆之间连接有一个连杆;
所述压力弹簧上端压紧于支撑轴,下端压紧于所述连杆;所述弹簧导杆穿过所述压力弹簧,通过所述支撑轴连接于所述驱动支架,所述弹簧导杆下方设有岔口,所述连杆置于所述岔口中;所述驱动支架两侧分别各有两个弹簧导杆、两个压力弹簧、一个间隔套以及一个支撑轴;
所述间隔套套在所述支撑轴上,置于同侧的两个弹簧导杆之间;
当所述行星轮组遇到障碍物或左右两侧不平地面时,所述电机支架、所述驱动支架、所述摆杆形成的平行四边形的形状会发生改变;所述行星轮组与所述第二驱动装置一起依托所述摆杆摆动,所述连杆挤压所述压力弹簧在所述弹簧导杆下方的所述岔口内运动,同时,所述弹簧导柱绕支撑轴转动,从而增强了越障机器人的地形适应能力。
6.根据权利要求1所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,每个行星轮组还包括:系杆;
所述系杆具有三个输出轴,三个输出轴的运动方向和运动速度相同;所述三个输出轴分别与前轮、后轮以及上轮相连接;
所述上轮的中心轴、前轮的中心轴及后轮的中心轴分别与系杆的三个输出轴的中心轴重合,且上轮、前轮及后轮的结构相同;所述上轮的几何中心、前轮的几何中心及后轮的几何中心分别位于同一等边三角形的三个顶点处。
7.根据权利要求6所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,当越障机器人正常行驶时,行星轮组的前轮和后轮同时着地,通过前轮和后轮提供稳定动力;
当越障机器人遇到障碍物时,前轮被障碍物堵住,在所述第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下,会使系杆绕前轮向前翻转,使得上轮着地,此时若尚未通过障碍,上轮也被障碍物堵住,在所述第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下,会使系杆绕上轮继续向前翻转,使得后轮着地,三个轮子依次翻转直至整个行星轮组通过障碍物。
8.根据权利要求6或7所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,当越障机器人遇到沟壑时,前轮在所述第二驱动装置输出的驱动力矩的作用下,使系杆绕前轮向前翻转,使得上轮到达沟壑对侧,上轮接触到深沟对侧平面后,上轮和后轮共同驱动行星轮组作水平运动,前轮脱离沟壑前壁,由前轮接触深沟前壁后产生向上的驱动力与上轮产生的驱动力共同作用使行星轮组作翻转和向前的组合运动,重心逐步上升,完成跨沟。
9.根据权利要求4或5所述的行星轮式越障机器人,其特征在于,所述后驱动组呈中心对称结构。
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