CN114802497A - 一种便携式轮履双摆臂移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式轮履双摆臂移动机器人，包括底盘，底盘一端设有驱动轮另一端设有从动轮，底盘内设有摆臂电机和驱动电机；第一履带轮设于底盘两侧与驱动电机连接，第二履带轮设于底盘两侧通过底盘履带与第一履带轮连接；摆臂组件包括摆臂主动履带轮、摆臂支架和第三传动转轴。与现有的技术相比，本发明具有如下优点：该便携式轮履双摆臂移动机器人可在轮式移动和履带式移动两种模式之间自由切换。整体的高兼容性合理结构设计让该机器人可兼容轮式和履带式两种行走模式的同时满足了快速切换的需求，使产品具有更高的适用性，与此同时在提高该机器人越障能力的同时并未增加产品体积，可胜任多种复杂环境的探测任务。

Description

一种便携式轮履双摆臂移动机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种便携式轮履双摆臂移动机器人。

背景技术

移动机器人作为移动平台，一般分为轮式和履带式两种。轮式移动机器人通常采用两轮驱动、四轮驱动或者多轮驱动，其特点是结构简单、移动速度比较快、运动噪声低，适合长途移动，但轮式移动对地形的适应能力差，越障能力不足，无法在复杂路段下工作，应用场合有所限制。履带式移动机器人相比轮式其具有良好的越障能力，地形适应能力强，可以原地转弯，但移动速度相对较低，效率低，运动噪声比较大，不适合长途移动。

公开号为CN208760749U的中国专利公开了一种轮履复合式行走机器人，底盘、设于底盘底部的第一行走机构、设于底盘后部的第二行走机构、设于底盘前部的攀爬机构；第一行走机构包括：分别设于底盘前、后两端的前履带轮和后履带轮，传动连接于前履带轮和后履带轮的第一履带，驱动前履带轮或者后履带轮转动的第一驱动机构；第二行走机构包括安装于底盘后部的驱动轮及驱使驱动轮转动的第二驱动机构；攀爬机构包括可转动连接于底盘的摆臂和驱动摆臂在竖直平面内转动的第三驱动机构，摆臂上设有第三行走机构，第三行走机构包括：分别安装于摆臂上、下两端的上履带轮和下履带轮，传动连接于上履带轮和下履带轮的第二履带，驱动上履带轮或者下履带轮转动的第四驱动机构。通过设置履带式的第一行走机构和轮式的第二驱动机构相复合，不仅能够保证行走速度，且行走稳定；另外轮履复合式行走机器人还在前部设置有攀爬机构，通过摆臂绕底盘摆动能够攀爬不同地形结构的地面或者阶梯，地形适应性更强。

然而上述技术方案中轮履复合式行走机器人还存在以下不足：一方面底盘移动方式单一，无法在轮式和履带式之间自由切换，产品适应性差；另一方面机器人结构不紧凑整体尺寸较大，无法在狭窄的管道进行环境探查，因此不适合复杂环境的探测。因此目前需要一种可提供双模式移动的便携式轮履双摆臂移动机器人用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术的问题，提供了一种可在轮式移动和履带式移动两种模式之间自由切换的便携式轮履双摆臂移动机器人。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种便携式轮履双摆臂移动机器人，包括底盘，底盘一端设有驱动轮另一端设有从动轮，底盘内设有摆臂电机和驱动电机，驱动电机为底盘履带和摆臂履带提供动力。摆臂电机为摆臂组件的旋转提供动力。

第一履带轮，第一履带轮设于底盘两侧与驱动电机连接，第一履带轮上设有可拆卸的驱动轮；第一履带轮共两个设于底盘后端分别与底盘后端内的两个驱动电机连接。

第二履带轮，第二履带轮设于底盘两侧通过底盘履带与第一履带轮连接，第二履带轮上设有可拆卸的从动轮，当驱动轮和从动轮拆除后底盘可通过底盘履带移动；

摆臂组件，摆臂组件包括摆臂主动履带轮、摆臂支架和第三传动转轴，摆臂主动履带轮与第二履带轮或从动轮可拆卸连接，摆臂主动履带轮通过第二履带轮或从动轮在底盘上转动；

底盘内设有用于安装第一传动转轴的第一轴承，第一传动转轴一端与摆臂电机的转轴连接另一端设于第二履带轮中的第二轴承内，从动轮内设有第二传动转轴，摆臂主动履带轮内设有第三轴承，第二传动转轴一端与第一传动转轴连接另一端设于第三轴承内，第三传动转轴一端与第一传动转轴或第二传动转轴连接另一端与摆臂支架连接；

当底盘安装从动轮时，该机器人进入轮式行走模式。摆臂组件通过摆臂主动履带轮与从动轮连接，第三传动转轴与第二传动转轴连接，摆臂电机通过第一传动转轴、第二传动转轴和第三传动转轴驱动摆臂组件旋转。也就是说轮式行走模式时第二履带轮依次连接从动轮和摆臂主动履带轮，此时该便携式轮履双摆臂移动机器人在摆臂收纳状态下的尺寸为360mm*468mm*160mm，展开为360mm*750mm*160mm。

当底盘不安装从动轮时，该机器人进入履带式行走模式。摆臂组件通过摆臂主动履带轮与第二履带轮连接，第三传动转轴与第一传动转轴连接，摆臂电机通过第一传动转轴和第三传动转轴驱动摆臂组件旋转。也就是说轮式行走模式时第二履带轮外侧只连接摆臂主动履带轮，此时该便携式轮履双摆臂移动机器人在摆臂收纳状态下的尺寸为280mm*468mm*160mm，展开为280mm*750mm*160mm，与轮式模式相比尺寸明显减少，利于对狭小空间的探测。

进一步的，摆臂组件还包括摆臂支架，摆臂支架一端与第三传动转轴固定连接另一端设有可旋转的摆臂从动履带轮，摆臂电机可通过第三传动转轴使摆臂支架旋转；摆臂主动履带轮和摆臂从动履带轮通过摆臂履带连接，摆臂主动履带轮和摆臂从动履带轮均通过驱动电机转动。该便携式轮履双摆臂移动机器人可以通过摆臂组件进行越障，能够快速的通过阶梯等障碍物，由此扩宽了机器人的使用场景，并且摆臂组件行走的同时能够调整方向提高产品的越障速度。

进一步的，摆臂支架两端设有第一固定孔，摆臂支架通过第一固定孔分别与第三传动转轴和固定座固定连接，摆臂从动履带轮通过轴承安装在固定座上。摆臂从动履带轮通过摆臂履带连接摆臂主动履带轮，驱动电机带动第一履带轮旋转，第一履带轮通过底盘履带带动第二履带轮旋转，第二履带轮带动摆臂主动履带轮旋转，摆臂主动履带轮通过摆臂履带带动摆臂从动履带轮旋转。

进一步的，从动轮一侧设有用于连接第二履带轮的固定盲孔和若干用于固定摆臂主动履带轮的螺纹固定孔，固定盲孔与螺纹固定孔数量均为4个。结构简单，拆装方便，便于该机器人在轮式行走和履带式行走之间的快速切换。

进一步的，摆臂电机包括分别设于底盘两侧的第一摆臂电机和第二摆臂电机，底盘可通过第一摆臂电机和第二摆臂电机对两侧的摆臂组件独立控制。底座两侧可独立控制的摆臂让该便携式轮履双摆臂移动机器人可面对更加复杂的地形挑战，拥有更加优越的越障能力。

进一步的，驱动电机包括分别设于底盘两侧的第一驱动电机和第二驱动电机，底盘可通过第一驱动电机和第二驱动电机进行差速转向。

进一步的，第一传动转轴尾部设有可供第二传动转轴或第三传动转轴***的第一连接孔，第一连接孔内设有第一键槽，第二传动转轴和第三传动转轴前端设有对应第一键槽的第二键槽，第二传动转轴尾部设有可供第三传动转轴***的第二连接孔，第一连接孔内设有第三键槽。

进一步的，第一履带轮一侧设有用于连接从动轮或摆臂主动履带轮的第二固定孔。从动轮和摆臂主动履带轮均可通过第二固定孔和螺钉固定，可便于该机器人在轮式行走和履带式行走之间的快速切换。

进一步的，驱动轮与第一履带轮的直径比值不小于1.25，从动轮与第二履带轮的直径比值不小于1.25。由于机器人行走时驱动轮与第一履带轮刚性连接，驱动轮与第一履带轮的角速度相同，因此驱动轮与第一履带轮的直径比值越大，则机器人在轮式行走模式的移动速度越快。

与现有的技术相比，本发明具有如下优点：该便携式轮履双摆臂移动机器人可在轮式移动和履带式移动两种模式之间自由切换。摆臂主动履带轮即可安装在从动轮上又可直接安装在第二履带轮上，拆除驱动轮和从动轮将摆臂主动履带轮固定在第二履带轮即可将该机器人从轮式行走模式切换至履带式行走模式同时对摆臂的功能不产生任何影响。整体的高兼容性合理结构设计让该机器人可兼容轮式和履带式两种行走模式的同时满足了快速切换的需求，使产品具有更高的适用性。摆臂上的摆臂履带和底盘履带共同通过底盘后端的驱动电机驱动，摆臂可通过底盘前端的摆臂电机自由调整角度，在提高该机器人越障能力的同时并未增加产品体积，可胜任多种复杂环境的探测任务。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

图1是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的整体结构示意图。

图2是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的部分内部结构示意图。

图3是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的部分剖面结构示意图。

图4是图3的部分放大结构示意图。

图5是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的摆臂电机动力传导结构示意图。

图6是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的从动轮结构示意图。

图7是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的履带式行走模式示意图。

图8是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的轮式行走模式越障示意图。

图9是本发明的一种便携式轮履双摆臂移动机器人的履带式行走模式越障示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-9所示，一种便携式轮履双摆臂移动机器人，包括底盘1，如图2所示，底盘1一端设有驱动轮2另一端设有从动轮3，底盘1内设有摆臂电机4和驱动电机5，驱动电机5为底盘履带7和摆臂履带6提供动力。摆臂电机4为摆臂组件的旋转提供动力。

第一履带轮8，如图1和2所示，第一履带轮8设于底盘1两侧与驱动电机5连接，第一履带轮8上设有可拆卸的驱动轮2；第一履带轮8共两个设于底盘1后端分别与底盘1后端内的两个驱动电机5连接。

第二履带轮9，如图1和2所示，第二履带轮9设于底盘1两侧通过底盘履带7与第一履带轮8连接，第二履带轮9上设有可拆卸的从动轮3，当驱动轮2和从动轮3拆除后底盘1可通过底盘履带7移动；

摆臂组件，如图1和2所示，摆臂组件包括摆臂主动履带轮10、摆臂支架12和第三传动转轴15，摆臂主动履带轮10与第二履带轮9或从动轮3可拆卸连接，摆臂主动履带轮10通过第二履带轮9或从动轮3在底盘1上转动；

如图3-5所示，底盘1内设有用于安装第一传动转轴13的第一轴承16，第一传动转轴13一端与摆臂电机4的转轴连接另一端设于第二履带轮9中的第二轴承17内，从动轮3内设有第二传动转轴14，摆臂主动履带轮10内设有第三轴承18，第二传动转轴14一端与第一传动转轴13连接另一端设于第三轴承18内，第三传动转轴15一端与第一传动转轴13或第二传动转轴14连接另一端与摆臂支架12连接；

如图8所示，当底盘1安装从动轮3时，该机器人进入轮式行走模式。如图3和4所示，摆臂组件通过摆臂主动履带轮10与从动轮3连接，第三传动转轴15与第二传动转轴14连接，摆臂电机4通过第一传动转轴13、第二传动转轴14和第三传动转轴15驱动摆臂组件旋转。也就是说轮式行走模式时第二履带轮9依次连接从动轮3和摆臂主动履带轮10，此时该便携式轮履双摆臂移动机器人在摆臂收纳状态下的尺寸为360mm*468mm*160mm，展开为360mm*750mm*160mm。

如图7和9所示，当底盘1不安装从动轮3时，该机器人进入履带式行走模式。摆臂组件通过摆臂主动履带轮10与第二履带轮9连接，第三传动转轴15与第一传动转轴13连接，摆臂电机4通过第一传动转轴13和第三传动转轴15驱动摆臂组件旋转。也就是说轮式行走模式时第二履带轮9外侧只连接摆臂主动履带轮10，此时该便携式轮履双摆臂移动机器人在摆臂收纳状态下的尺寸为280mm*468mm*160mm，展开为280mm*750mm*160mm，与轮式模式相比尺寸明显减少，利于对狭小空间的探测。

优选的，如图1和2所示，摆臂组件还包括摆臂支架12，摆臂支架12一端与第三传动转轴15固定连接另一端设有可旋转的摆臂从动履带轮11，摆臂电机4可通过第三传动转轴15使摆臂支架12旋转；摆臂主动履带轮10和摆臂从动履带轮11通过摆臂履带6连接，摆臂主动履带轮10和摆臂从动履带轮11均通过驱动电机5转动。该便携式轮履双摆臂移动机器人可以通过摆臂组件进行越障，能够快速的通过阶梯等障碍物，由此扩宽了机器人的使用场景，并且摆臂组件行走的同时能够调整方向提高产品的越障速度。

优选的，如图1所示，摆臂支架12两端设有第一固定孔19，摆臂支架12通过第一固定孔19分别与第三传动转轴15和固定座20固定连接，摆臂从动履带轮11通过轴承安装在固定座20上。摆臂从动履带轮11通过摆臂履带6连接摆臂主动履带轮10，驱动电机5带动第一履带轮8旋转，第一履带轮8通过底盘履带7带动第二履带轮9旋转，第二履带轮9带动摆臂主动履带轮10旋转，摆臂主动履带轮10通过摆臂履带6带动摆臂从动履带轮11旋转。

优选的，如图6所示，从动轮3一侧设有用于连接第二履带轮9的固定盲孔21和若干用于固定摆臂主动履带轮10的螺纹固定孔22，固定盲孔21与螺纹固定孔22数量均为4个。结构简单，拆装方便，便于该机器人在轮式行走和履带式行走之间的快速切换。

优选的，如图2所示，摆臂电机4包括分别设于底盘1两侧的第一摆臂电机4和第二摆臂电机4，底盘1可通过第一摆臂电机4和第二摆臂电机4对两侧的摆臂组件独立控制。底座两侧可独立控制的摆臂让该便携式轮履双摆臂移动机器人可面对更加复杂的地形挑战，拥有更加优越的越障能力。

优选的，如图2所示，驱动电机5包括分别设于底盘1两侧的第一驱动电机5和第二驱动电机5，底盘1可通过第一驱动电机5和第二驱动电机5进行差速转向。

优选的，如图5所示，第一传动转轴13尾部设有可供第二传动转轴14或第三传动转轴15***的第一连接孔23，第一连接孔23内设有第一键槽，第二传动转轴14和第三传动转轴15前端设有对应第一键槽的第二键槽，第二传动转轴14尾部设有可供第三传动转轴15***的第二连接孔24，第一连接孔23内设有第三键槽。

优选的，第一履带轮8一侧设有用于连接从动轮3或摆臂主动履带轮10的第二固定孔。从动轮3和摆臂主动履带轮10均可通过第二固定孔和螺钉固定，可便于该机器人在轮式行走和履带式行走之间的快速切换。

优选的，驱动轮2与第一履带轮8的直径比值不小于1.25，从动轮3与第二履带轮9的直径比值不小于1.25。由于机器人行走时驱动轮2与第一履带轮8刚性连接，驱动轮2与第一履带轮8的角速度相同，因此驱动轮2与第一履带轮8的直径比值越大，则机器人在轮式行走模式的移动速度越快。

该便携式轮履双摆臂移动机器人可在轮式移动和履带式移动两种模式之间自由切换。摆臂主动履带轮10即可安装在从动轮3上又可直接安装在第二履带轮9上，拆除驱动轮2和从动轮3将摆臂主动履带轮10固定在第二履带轮9即可将该机器人从轮式行走模式切换至履带式行走模式同时对摆臂的功能不产生任何影响。整体的高兼容性合理结构设计让该机器人可兼容轮式和履带式两种行走模式的同时满足了快速切换的需求，使产品具有更高的适用性。摆臂上的摆臂履带6和底盘履带7共同通过底盘1后端的驱动电机5驱动，摆臂可通过底盘1前端的摆臂电机4自由调整角度，在提高该机器人越障能力的同时并未增加产品体积，可胜任多种复杂环境的探测任务。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，包括底盘，所述底盘一端设有驱动轮另一端设有从动轮，所述底盘内设有摆臂电机和驱动电机；

第一履带轮，所述第一履带轮设于所述底盘两侧与所述驱动电机连接，所述第一履带轮上设有可拆卸的驱动轮；

第二履带轮，所述第二履带轮设于所述底盘两侧通过底盘履带与所述第一履带轮连接，所述第二履带轮上设有可拆卸的从动轮，当所述驱动轮和所述从动轮拆除后所述底盘可通过所述底盘履带移动；

摆臂组件，所述摆臂组件包括摆臂主动履带轮、摆臂支架和第三传动转轴，所述摆臂主动履带轮与所述第二履带轮或所述从动轮可拆卸连接，所述摆臂主动履带轮通过所述第二履带轮或所述从动轮在所述底盘上转动；

所述底盘内设有用于安装第一传动转轴的第一轴承，所述第一传动转轴一端与所述摆臂电机的转轴连接另一端设于所述第二履带轮中的第二轴承内，所述从动轮内设有第二传动转轴，所述摆臂主动履带轮内设有第三轴承，所述第二传动转轴一端与所述第一传动转轴连接另一端设于所述第三轴承内，所述第三传动转轴一端与所述第一传动转轴或第二传动转轴连接另一端与所述摆臂支架连接；

当所述底盘安装从动轮时所述摆臂组件通过所述摆臂主动履带轮与所述从动轮连接，所述第三传动转轴与所述第二传动转轴连接，所述摆臂电机通过所述第一传动转轴、第二传动转轴和第三传动转轴驱动所述摆臂组件旋转；

当所述底盘不安装从动轮时所述摆臂组件通过所述摆臂主动履带轮与所述第二履带轮连接，所述第三传动转轴与所述第一传动转轴连接，所述摆臂电机通过所述第一传动转轴和第三传动转轴驱动所述摆臂组件旋转。

2.根据权利要求1所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述摆臂组件还包括摆臂支架，所述摆臂支架一端与所述第三传动转轴固定连接另一端设有可旋转的摆臂从动履带轮，所述摆臂电机可通过所述第三传动转轴使所述摆臂支架旋转；所述摆臂主动履带轮和所述摆臂从动履带轮通过摆臂履带连接，所述摆臂主动履带轮和所述摆臂从动履带轮均通过所述驱动电机转动。

3.根据权利要求2所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述摆臂支架两端设有第一固定孔，所述摆臂支架通过所述第一固定孔分别与所述第三传动转轴和固定座固定连接，所述摆臂从动履带轮通过轴承安装在所述固定座上。

4.根据权利要求1所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述从动轮一侧设有用于连接所述第二履带轮的固定盲孔和若干用于固定所述摆臂主动履带轮的螺纹固定孔，所述固定盲孔与所述螺纹固定孔数量均为4个。

5.根据权利要求1所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述摆臂电机包括分别设于所述底盘两侧的第一摆臂电机和第二摆臂电机，所述底盘可通过所述第一摆臂电机和第二摆臂电机对所述摆臂组件独立控制。

6.根据权利要求1所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述驱动电机包括分别设于所述底盘两侧的第一驱动电机和第二驱动电机，所述底盘可通过所述第一驱动电机和第二驱动电机进行差速转向。

7.根据权利要求1所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述第一传动转轴尾部设有可供所述第二传动转轴或第三传动转轴***的第一连接孔，所述第一连接孔内设有第一键槽，所述第二传动转轴和第三传动转轴前端设有对应所述第一键槽的第二键槽，所述第二传动转轴尾部设有可供所述第三传动转轴***的第二连接孔，所述第一连接孔内设有第三键槽。

8.根据权利要求1所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述第一履带轮一侧设有用于连接所述从动轮或摆臂主动履带轮的第二固定孔。

9.根据权利要求1所述的一种便携式轮履双摆臂移动机器人，其特征在于，所述驱动轮与所述第一履带轮的直径比值不小于1.25，所述从动轮与所述第二履带轮的直径比值不小于1.25。

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