CN115071856A - 轮腿式移动平台及具有其的探测巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮腿式移动平台，其包括主车体和两个轮腿式行走部；主车体包括基架、丝杆式直线滑台、两个侧摇杆、两个连杆；丝杆式直线滑台与主车体的基架相连，摆杆的中部与丝杆式直线滑台的滑台可枢转地相连；两个侧摇杆的摇杆轴分别与基架的两侧可枢转相连；连杆两端分别以球副与侧摇杆、摆杆相连；轮腿式行走部包括行走部架、支腿、阻尼元件、驱动车轮，行走部架与主车体的摇杆轴连接；两个支腿与行走部架铰接，且两个支腿上端的齿轮相啮合，阻尼元件与两个支腿相连，驱动车轮设于所述支腿下端；本发明还提出一种使用了轮腿式移动平台的巡检机器人；轮腿式移动平台及巡检机器人具有良好的地形适应性、通过性与稳定性。

Description

轮腿式移动平台及具有其的探测巡检机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种轮腿式移动平台，以及使用该轮腿式移动平台设计的巡检机器人。

背景技术

目前，巡检机器人在各个领域的应用越来越广泛。在工业、矿山领域的巡检现场，有时空间较为狭窄，且地面不平坦，这要求移动机器人具有较好的移动灵活性，减震性能、对起伏地面的适应性，以及根据地面特征主动调整姿态以适应地面、保证移动安全。中国专利CN101549715B公开了一种摇杆式四轮机器人，该四轮机器人由主箱体、差动平衡器、左右两摇杆以及轮子构成，差动平衡器连接主箱体与左右两摇杆，机器人具备被动适应地形能力；但所述摇杆的两个支腿固定连接，未设置减震装置，减震性不好；且所述差动平衡器不可控，机器人在复杂地面上行驶时，存在失稳情况；该机器人无法全方位移动，在狭小空间内的适应性略差。中国专利CN104494721B公开了一种基于麦克纳姆轮的摇杆式全方位移动平台，该移动平台采用了连杆平衡机构连接主车体与左右摇杆悬架，可被动适应地形，但未进行减震设计，机器人的姿态也无法主动调整，适应性与行驶安全性略差。专利CN105109576B公开了一种可控的连杆式差动平衡装置及具有其的移动平台，所述连杆式差动平衡装置设有锁定单元，可对与平衡杆相连并可锁定和释放其转动；但只能在某一特定位置进行锁定，适应性略差，且连杆式差动平衡装置外置占用空间较大；上述移动平台未进行减震设计。中国专利CN106184468A公开了一种齿条机构变形减震行走部及具有其的消防移动平台，其行走部可实现主动变形，且具有减震性能；该行走部设有驱动行走部变形的驱动件，结构较为复杂；该移动平台为进行被动适应地形的机构设计。上述部分移动平台或机器人虽进行了被动适应地形的行走机构设计，但不具有良好的主动应对复杂地形的性能，或整体上减震性能略差，也未进行良好的结构设计以便于装配、维护等。为了更好的地形适应性、灵活性，以及移动安全，设计一种具有减震性能，可被动适应起伏地面，并能主动调整机器人姿态保证其安全性与适应性，且便于装配与维护的移动平台以及具有其的探测巡检机器人十分必要。

发明内容

本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的技术不足，提出一种轮腿式移动平台和具有该轮腿式移动平台的探测巡检机器人，该轮腿式移动平台具有减震性能，可被动适应起伏地面，又可主动调整机器人姿态的性能；且其重要电气设备集中安装，便于装配与维护。

本发明采用如下技术方案：

所述轮腿式移动平台包括主车体和轮腿式行走部；所述主车体包括：基架；丝杆式直线滑台，所述丝杆式直线滑台与所述基架中部相连，所述丝杆式直线滑台包括导轨座、滑台、丝杆组件，所述导轨座与所述基架的中部固定相连；所述滑台安装在所述导轨座上；所述丝杆组件与所述导轨座连接，所述丝杆组件与所述滑台连接并驱动所述滑台沿所述导轨座移动；摆杆，所述摆杆呈对称结构，所述摆杆的中部与所述滑台可枢转地相连；侧摇杆，所述侧摇杆为两个，所述侧摇杆的一端设有摇杆轴，两个所述摇杆轴同轴线布置且分别与所述基架的两侧可枢转相连；连杆，所述连杆为两个，所述连杆一端通过球副与所述侧摇杆相连，所述连杆另一端通过球副与所述摆杆相连；转动控制器，所述转动控制器固定在所述滑台上，并与所述摆杆相连，对所述摆杆实施转动控制，使所述摆杆自由转动或制动，或驱动所述摆杆转动；

所述轮腿式行走部为两个，两个所述轮腿式行走部对称地连接在所述主车体的两侧，所述轮腿式行走部包括：行走部架，所述行走部架与所述摇杆轴可拆卸地相连；支腿，所述支腿为两个，所述支腿上端设有齿轮，两个所述支腿与所述行走部架铰接，且两个所述支腿的所述齿轮相啮合；阻尼元件，所述阻尼元件与两个所述支腿相连；驱动车轮，所述驱动车轮设于所述支腿下端。

优选地，所述转动控制器为一种转动制动器，所述转动制动器固定在所述滑台上，并与所述摆杆相连，对所述摆杆实施制动与释放。

进一步优选地，所述转动制动器为电磁制动器，所述电磁制动器固定在所述滑台上，所述电磁制动器的制动件与所述摆杆相连。

其它优选地，所述转动控制器为一种转动制动器，所述转动制动器固定在所述滑台上，并与所述摆杆相连，对所述摆杆实施制动与释放。

进一步优选地，所述转动驱动与制动器包括减速电机，所述减速电机固定在所述滑台上，与所述摆杆相连并能够驱动所述摆杆转动；可选地，所述转动驱动与制动器还包括编码器与制动器；所述编码器对所述摆杆的转角进行检测，所述制动器对所述减速电机进行制动，从而对所述摆杆进行制动。

优选地，所述阻尼元件为减震器，所述减震器压缩时具有阻尼作用，所述减震器处于两个所述支腿的一对相互啮合的所述齿轮的上方，且所述减震器的两端分别与所述支腿铰连。

优选地，所述轮腿式行走部的所述行走部架中部设有锥孔套，所述行走部架的所述锥孔套与所述摇杆轴采用锥面连接；所述摇杆轴一端设有外锥面轴段与外螺纹轴段，所述摇杆轴的所述外锥面轴段设在所述行走部架的所述锥孔套内，采用螺母与所述外螺纹轴段螺纹连接，将所述摇杆轴与所述行走部架的所述锥孔套挤紧连接。

具体地，所述轮腿式行走部的所述行走部架包括顶板、内侧板、外侧板与销轴，所述顶板、所述内侧板、所述外侧板连接成框架形；所述内侧板与所述外侧板上均设有两个铰接孔；所述支腿上设有销孔；两个所述支腿设于所述内侧板、所述外侧板之间，使用所述销轴穿过所述铰接孔与所述支腿上的所述销孔将所述支腿与所述行走部架铰连，此时两个所述支腿上端的所述齿轮相互啮合；所述行走部架的所述内侧板中部与所述锥孔套固连。

优选地，所述支腿呈筒状，所述支腿内设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与所述驱动车轮相连并驱动所述驱动车轮转动；

其他优选地，所述支腿下端设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与所述驱动车轮相连并驱动所述驱动车轮转动；

可选地，所述驱动车轮采用麦克纳姆轮，或采用轮毂电机轮。

优选地，所述主车体还包括电气抽屉，所述电气抽屉从所述基架一端设置于所述基架内，并与所述基架连接，所述电气抽屉包括：抽屉式框架，所述抽屉式框架与所述基架连接；电气设备，所述电气设备连接在所述抽屉式框架上；电气接口面板，所述电气接口面板设于所述抽屉式框架的一端，所述电气接口面板与所述电气设备电连接。

作为进一步优选地，所述摇杆轴为空心轴，所述旋转驱动装置中的线缆穿过中空的所述摇杆轴接入所述基架内，与所述电气设备电连接。

此外，本发明还提出了一种巡检机器人，其包括所述的轮腿式移动平台。

根据上述技术方案，所述丝杆式直线滑台的所述导轨座与所述基架固定连接，所述摆杆与所述滑台可枢转地相连，而所述滑台在所述丝杆组件的驱动下沿所述导轨座移动，所述摆杆随着所述滑台移动。所述主车体的所述基架、所述丝杆式直线滑台、所述摆杆、两个所述侧摇杆、两个所述连杆构成了空间连杆机构，所述空间连杆机构呈左右对称分布。

根据本发明该的技术方案，若所述转动控制器采用转动制动器，当所述转动制动器处于释放状态时，对所述摆杆不起到制动作用，所述摆杆可相对所述基架转动；当所述转动制动器将所述摆杆制动时，所述摆杆无法相对所述基架转动，则使得所述摇杆轴相对所示基架无法转动。

当所述转动制动器处于释放状态时，且所述丝杆式直线滑台的所述滑台停留在所述导轨座某一位置，若所述基架固定，所述主车体一侧的所述侧摇杆相对所述基架摇动，则另一侧的所述侧摇杆相对所述基架反向同速摇动。当所述丝杆式直线滑台的所述滑台停留在所述导轨座中间某一位置时，在保证所述轮腿式行走部的所述行走部架顶部与所述主车体顶部平行的前提下，将所述轮腿式行走部与所述主车体的所述摇杆轴连接成一体，组成轮腿式移动平台。因所述空间连杆机构的作用所述主车体左右两侧的两个所述轮腿式行走部与所述主车体可以实现联动。当所述轮腿式移动平台处于起伏地面上时，在所述轮腿式移动平台的重量通过所述空间连杆机构作用，传递到两侧的所述轮腿式行走部的四个所述驱动车轮，使其与所述起伏地面紧密接触。所述轮腿式移动平台的重量可较均匀地分担到两侧所述轮腿式行走部的所述驱动车轮上，可保证四个所述驱动车轮可提供较为均衡的摩擦驱动力，增强了所述轮腿式移动平台的驱动性能。采用本发明的技术方案，所述轮腿式移动平台具备被动地适应起伏地面的能力，使其具备更好的驱动性和地形通过性。当所述轮腿式移动平台在所述起伏地面上移动时，两侧的所述轮腿式行走部被动地与适应起伏地面因而发生倾斜，左右两个所述轮腿式行走部绕所述摇杆轴的轴线发生偏转，各形成一偏转角，因所述空间连杆机构的作用，所述主车体绕所述摇杆轴的轴线的偏转角近似为两个所述轮腿式行走部偏转角的和的一半。因此，采用此技术方案，所述轮腿式移动平台在所述起伏地面上移动时，所述主车体俯仰角变化小，摆动幅度小，可保持相对的平衡。

根据本发明的轮腿式行走部的技术方案，两个所述支腿上端的两个所述齿轮相互啮合，且两个所述支腿间设有所述阻尼元件，当所述轮腿式移动平台在起伏地面移动时，因地面不平整产生的振动，使得两个所述支腿可向外同步摆动，且受到所述阻尼元件的阻尼作用。这种设计方案使所述轮腿式行走部具有减震作用，当所述轮腿式移动平台在所述起伏地面上移动时，可减少所述起伏地面对所述主车体的影响。

根据本发明的技术方案，当所述丝杆式直线滑台的所述滑台在所述丝杆组件的驱动下沿着所述导轨座移动，改变了所述空间连杆机构的构件的位置。当所述轮腿式移动平台在平整地面上四个所述驱动车轮与地面接触时，若所述滑台在所述丝杆组件的驱动下沿着所述导轨座移动，所述主车体将绕所述摇杆轴的轴线转动，所述主车体的俯仰角发生改变。若所述轮腿式移动平台在斜坡上移动时，通过调整所述滑台的位置使所述主车体保持水平状态。所述轮腿式移动平台在向上攀爬斜坡时，可通过所述丝杆组件驱动所述滑台向后移动，调整所述滑台相对所述导轨座的位置，这样，可使得所述主车体前端向下转动，将所述主车体调整为水平状态。当所述轮腿式移动平台在爬下所述斜坡时，所述滑台向前调节，可使所述轮腿式移动平台的所述主车体与水平面平行。采用该技术方案，通过所述丝杆式直线滑台可以主动调节所述轮腿式移动平台的所述主车体的俯仰角使其具有更好的稳定性。

根据本发明的技术方案，所述转动制动器将所述摆杆制动时，所述摆杆无法相对所述基架转动，则使得所述摇杆轴相对所述基架无法转动，使得两个所述轮腿式行走部相对所述主车体固定。当所述转动制动器处于制动状态时，所述转动制动器将所述摆杆锁定，若所述轮腿式移动平台处在一个高台上，此时所述轮腿式移动平台的三个所述驱动车轮与所述高台的上平面接触，且受到支撑，若所述轮腿式移动平台的重心处于三个所述驱动车轮的触地点形成的稳定区域内，即使所述轮腿式移动平台的第四个所述驱动车轮遇到较深凹坑时悬空，所述第四驱动车轮而不会向下偏转，可避免所述轮腿式移动平台失稳、跌落。若所述转动制动器处于释放状态，所述轮腿式移动平台向外移动时，因所述轮腿式移动平台空间连杆的作用，一旦所述第四个驱动车轮移动出所述高台而失去支撑，移出所述高台上平面的所述第四个驱动车轮将会向下陷落，所述轮腿式行走部会发生偏转，所述轮腿式移动平台也会翻转跌落。可见，通过所述转动制动器可以使得所述轮腿式行走部与所述主车体锁定，使所述轮腿式移动平台在一些场合具有更好的稳定性和适应性。根据本发明的其他实施例，若所述轮腿式移动平台所使用的场所的地面不存在较深坑、洞，机器人不存在跌落的危险，所述轮腿式移动平台可不使用所述转动制动器。

根据本发明的技术方案，所述电气抽屉从所述基架一端设置于所述基架内，可将所述电气抽屉整体从所述基架内抽出，即将所述电气抽屉内的所述电气设备抽出，便于装配、检修与维护；所述电气抽屉的所述电气接口面板设于所述抽屉式框架的一端，便于轮腿式移动平台控制与调试时使用。

根据本发明技术方案，因所述轮腿式行走部的所述行走部架与所述主车体的所述摇杆轴采用锥面连接，所述摇杆轴与所述行走部架的所述锥孔套通过所述螺母挤紧，这样两个所述轮腿式行走部分别与两个所述摇杆轴连接为一体。因为采用锥面连接，使得所述摇杆轴与所述锥孔套连接紧密，且不会产生径向间隙；而且在连接时，便于调节所述行走部架与所述主车体的相对摆角。根据本发明的可选的技术方案，所述摇杆轴为空心轴，所述驱动电机的线缆穿过中空的所述摇杆轴接入所述基架内与所述电气设备电连接，这样可使所述轮腿式行走部更为简洁，无线缆暴露在外；若所述基架为壳体式，无须在壳体上开设穿所述驱动电机的线缆孔。

根据本发明的实施例的技术方案，所述支腿呈筒状，所述支腿内设有所述旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与所述驱动车轮相连并驱动所述驱动车轮转动，这样使得所述支腿的结构更为简洁，且所述旋转驱动装置受到所述支腿的保护。根据本发明的其他实施例，所述支腿不呈筒状，所述旋转驱动装置后安装在所述支腿的下端，其中所述旋转驱动装置与所述驱动车轮相连并驱动所述驱动车轮转动。具体可选地，所述旋转驱动装置包括所述驱动电机、所述减速装置，所述驱动电机与所述减速装置相连并驱动所述减速装置，所述减速装置与所述驱动车轮相连并驱动所述驱动车轮转动。

可选地，在本发明实施时，所述轮腿式移动平台的所述驱动车轮采用麦克纳姆轮或采用轮毂电机轮，这样，使得本发明实施时选择性更为灵活，具有更广的使用范围。当所述轮腿式移动平台采用所述麦克纳姆轮时，具有全方位移动性能，适用于狭小空间的场所。当所述轮腿式移动平台采用所述轮毂电机轮时，因所述轮毂电机轮集成了电机与驱动车轮，所述支腿的结构可以简化。

根据本发明可选的技术方案，所述转动控制器为一种转动驱动与制动器，对所述摆杆实施制动、释放与转动驱动。当本发明实施例采用所述转动驱动与制动器时，所述转动驱动与制动器可根据需要主动驱动所述摆杆相对所述滑台转动，或对所述摆杆制动，或对所述摆杆实施转动释放。具体地，所述转动驱动与制动器包括减速电机，所述减速电机固定在所述滑台上，并与所述摆杆相连可驱动所述摆杆转动；所述转动驱动与制动器还包括编码器与制动器；所述编码器对所述摆杆的转角进行检测，所述制动器对所述减速电机进行制动，从而对所述摆杆进行制动。采用此技术方案，所述转动驱动与制动器平时对所述摆杆呈现释放状态；当所述轮腿式移动平台的所述主车体与所述轮腿式行走部需要位置锁定时，所述转动驱动与制动器将所述摆杆进行制动；当需要主动调整所述主车体与所述轮腿式行走部间的摆角与相对位姿时，通过所述转动驱动与制动器驱动所述摆杆转动带动两个所述摇杆轴转动，从而调整了与所述摇杆轴连接的所述轮腿式行走部相对所述主车体的摆角，这样改变了所述轮腿式移动平台的姿态，使其具有更好的稳定性与移动安全性。

根据本发明的技术方案，具有本发明所述轮腿式移动平台探测巡检机器人，具有相应的移动性能、被动适应地形的性能。

本发明的有益效果在于：

(1)具备被动适应地形的能力，具有更好的驱动性和地形通过性；

(2)通过滑台可以调整主车体的俯仰角；可主动调节整体设备的重心位置，使其具有更好的稳定性；

(3)通过转动控制器可以使轮腿式行走部与主车体锁定，或通过转动控制器主动调节轮腿式行走部与主车体夹角，改变了轮腿式移动平台的位姿，使该移动平台适用特殊的应用场所；

(4)当轮腿式移动平台采用麦克纳姆轮时，本设备具有全方位移动性能，适用于狭小空间的场所；

(5)主车体与轮腿式行走部可单独装配，然后再连接在一起，便于各部件的装配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台的立体示意图；

图2是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台的侧视图；

图3是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台的俯视图；

图4是图3中A-A的剖视图；

图5是本发明实施例一提供的主车体的立体示意图；

图6是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台在起伏地面上移动时的状态图；

图7是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台在水平地面主车体前端俯下时的状态图；

图8是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台在水平地面主车体前端仰起时的状态图；

图9是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台中主车体以水平状态爬上斜坡时的示意图；

图10是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台在图9状态的立体示意图；

图11是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台中主车体以水平状态爬下斜坡时的示意图；

图12是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台在图11状态时的立体示意图；

图13是本发明实施例一的转动制动装置起制动作用时轮腿式移动平台的状态图；

图14是本发明实施例一的转动制动装置不起制动作用时轮腿式移动平台的状态图；

图15是本发明实施例一提供的轮腿式移动平台的主车体的电气抽屉推入时的示意图；

图16是图15所示轮腿式移动平台的主车体的电气抽屉抽出时的示意图；

图17是本发明实施例二提供的轮腿式移动平台的立体示意图；

图18是图17中所示本发明实施例二的轮腿式移动平台的转动驱动与制动装置不起驱动与制动作用时在高台上状态示意图；

图19是图18所示实施例二在转动驱动与制动装置的驱动下调整了姿态的示意图；

图20是在图19所示状态基础上，本发明实施例二的轮腿式移动平台向后移动至安全状态的示意图；

图21是具有本发明的轮腿式移动平台的巡检机器人的立体示意图。

附图标记说明：

1000轮腿式移动平台；2000空间连杆机构；3000起伏地面；4000斜坡；5000高台；

1、主车体；

11、基架；

111、轴座；112、轴承；113、螺纹孔；

12、丝杆式直线滑台；

121、导轨座；

122、丝杆组件；

1221、丝杆电机；1222、丝杆；

123、滑台；

124、螺栓；

13、摆杆；

14、侧摇杆；

141、摇杆轴；

1411、外锥面轴段；1412、外螺纹轴段；1413、摇杆轴孔；

15、连杆；

151、第一球副；152、第二球副；

16、转动控制器；

1601、转动制动器；

1602、转动驱动与制动器

16021、减速电机；16022制动器；16023编码器；

17、电气抽屉；

171、抽屉式框架；

1711、后端盖；1712、沉头孔；

172、电气设备；

173、电气接口面板；

2、轮腿式行走部；

21、行走部架；

211、顶板；212、内侧板；213、外侧板；214、锥孔套；215、销轴；216、螺母；22、支腿；

221、齿轮；222、驱动电机；223、减速装置；

23、阻尼元件；

24、驱动车轮；

241、第一车轮；242、第二车轮；243、第三车轮；244、第四车轮；

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本轮腿式移动平台可用于设计移动机器人，但不限于此，比如可应用于轮腿式运输车等。

如图1至图5所示，为本发明提出的轮腿式移动平台的实施例一，本发明提供的轮腿式移动平台包括：主车体1和轮腿式行走部2；主车体1包括：基架11，基架11呈壳体状；丝杆式直线滑台12，丝杆式直线滑台12与基架11中部相连，丝杆式直线滑台12包括导轨座121、丝杆组件122、滑台123；导轨座121与基架11的中部固定相连，本发明实施例中导轨座121与基架11采用螺纹连接，具体地采用螺栓124连接；丝杆组件122与导轨座121连接，丝杆组件122包括丝杆电机1221、丝杆1222，丝杆电机1221驱动丝杆1222旋转；滑台123安装在导轨座121上，并受丝杆组件122驱动沿导轨座121移动；摆杆13，摆杆13呈对称结构，摆杆13的中部与滑台123可枢转地相连；侧摇杆14，侧摇杆14为两个，侧摇杆14的一端设有摇杆轴141，两个摇杆轴141同轴线布置且分别与基架11的两侧可枢转相连；连杆15，连杆15为两个，连杆15一端以第一球副151与侧摇杆14相连，连杆15另一端以第二球副152与摆杆13相连；转动控制器16，转动控制器16固定在滑台123上，并与摆杆13相连，对摆杆13实施转动控制，使摆杆13自由转动或制动，或驱动摆杆13转动；

如图1、2所示，本发明实施例一的轮腿式行走部2为两个，两个轮腿式行走部2对称地连接在主车体1的两侧，每一个轮腿式行走部2包括：行走部架21，行走部架21与侧摇杆14的摇杆轴141可拆卸地相连；支腿22，支腿22为两个，支腿22上端设有齿轮221，两个支腿22与行走部架21铰接，且两个支腿22的齿轮221相啮合；阻尼元件23，阻尼元件23与两个支腿22相连；驱动车轮24，驱动车轮24设于支腿22下端。

根据本发明的实施例一，如图1、图5所示，转动控制器16采用转动制动器1601，转动制动器1601固定在滑台123上，并与摆杆13相连，可对摆杆13实施制动。具体地，转动制动器1601为电磁制动器，电磁制动器的壳体与滑台123固定连接，电磁制动器的制动件与摆杆13连接；当电磁制动器通电时，摆杆13可.相对滑台123转动；当电磁制动器失电时，摆杆13被制动，使其无法相对滑台123转动。

根据实施例一的技术方案，如图1、图5所示，丝杆式直线滑台12的导轨座121与基架11固定连接，摆杆13与滑台123可枢转地相连，而滑台123在丝杆组件122的驱动下沿导轨座121移动，摆杆13随着滑台123移动。主车体1的基架11、丝杆式直线滑台12、摆杆13、两个侧摇杆14、两个连杆15构成了空间连杆机构2000，空间连杆机构2000呈左右对称分布。根据本发明该实施例的技术方案，当转动制动器1601处于释放状态时，对摆杆13不起到制动作用，摆杆13可相对基架11转动；当转动制动器1601将摆杆13制动时，摆杆13无法相对基架11转动，则使得摇杆轴141相对基架11无法转动。

如图2所示，本发明实施例一中，阻尼元件23为减震器，减震器压缩时具有阻尼作用，减震器处于所述支腿22的一对相互啮合的齿轮221的上方，且减震器的两端分别与支腿22铰连。

根据本实施例一的技术方案，当转动制动器1601处于释放状态时，且丝杆式直线滑台12的滑台123停留在导轨座121某一位置，若基架11固定，主车体1一侧的侧摇杆14相对基架11摇动，则另一侧的侧摇杆14相对基架11反向同速摇动。当丝杆式直线滑台12的滑台123停留在导轨座121中间某一位置时，在保证轮腿式行走部2的行走部架21顶部与主车体1顶部平行的前提下，将轮腿式行走部2与主车体1的摇杆轴141连接成一体，组成轮腿式移动平台1000。因空间连杆机构2000的作用主车体1左右两侧的两个轮腿式行走部2与主车体1可以实现联动。

如图6所示，当轮腿式移动平台1000处于起伏地面3000上时，在轮腿式移动平台1000的重量通过空间连杆机构2000作用，传递到两侧的轮腿式行走部2的四个驱动车轮24，使其与起伏地面3000紧密接触。轮腿式移动平台1000的负载可较均匀地分担到两侧轮腿式行走部2的驱动车轮24上，可保证四个驱动车轮24可提供较为均衡的摩擦驱动力，增强了所述轮腿式移动平台1000的驱动性能。采用本发明的技术方案，轮腿式移动平台1000具备被动地适应起伏地面的能力，使其具备更好的驱动性和地形通过性。

如图6所示，当轮腿式移动平台1000在起伏地面3000上移动时，两侧的轮腿式行走部2被动地与适应地面的起伏因而发生倾斜，左右两个轮腿式行走部2绕摇杆轴141的轴线发生偏转，各形成一偏转角，因空间连杆机构2000的作用，主车体1绕摇杆轴141的轴线的偏转角近似为两个轮腿式行走部2偏转角的和的一半。因此，采用此技术方案，轮腿式移动平台1000在起伏地面3000上移动时，主车体1俯仰角变化很小，摆动幅度小，可保持相对的平衡。

根据本发明实施例一轮腿式行走部2的技术方案，如图2所示，两个支腿22上端的两个齿轮221相互啮合，且两个支腿22间设有阻尼元件23，当轮腿式移动平台1000在起伏地面移动时，因地面不平整产生的振动，使得两个支腿22可向外同步摆动，且受到阻尼元件23的阻尼作用。这种设计方案使轮腿式行走部2具有减震作用，当轮腿式移动平台1000在起伏地面3000上移动时，可减少起伏地面3000对主车体1的影响。

根据本发明实施例一的技术方案，当丝杆式直线滑台12的滑台123在丝杆组件122的驱动下沿着导轨座121移动，改变了空间连杆机构2000的构件的位置。当轮腿式移动平台1000在平整地面上四个驱动车轮24与地面接触时，若滑台123在丝杆组件122的驱动下沿着导轨座121移动，主车体1将绕摇杆轴141的轴线转动，主车体1的俯仰角发生改变。如图7所示，轮腿式移动平台1000在平整地面上，当滑台123在丝杆组件122的驱动下沿着导轨座121向后移动时，主车体1绕摇杆轴141顺时针旋转。如图8所示，当滑台123在丝杆组件122的驱动下沿着导轨座121向前移动时，主车体1绕摇杆轴141逆时针旋转。若轮腿式移动平台1000在斜坡上移动时，通过向后调整滑台121的位置使得主车体1保持水平状态。如图9、图10所示，轮腿式移动平台1000在向上攀爬斜坡4000时，可通过丝杆组件122驱动滑台123向后移动，调整滑台123相对导轨座121的位置，这样，可使得主车体1前端向下转动，将主车体1调整为水平状态。如图11、图12所示，当轮腿式移动平台1000在爬下斜坡4000时，滑台121向前调节，可使轮腿式移动平台1000的主车体1与水平面平行。采用该技术方案，通过丝杆式直线滑台12可以主动调节轮腿式移动平台1000的主车体1的俯仰角使其具有更好的稳定性。

根据本发明该实施例一的技术方案，转动制动器1601将摆杆13制动时，摆杆13无法相对基架11转动，则使得摇杆轴141相对基架11无法转动，使得两个轮腿式行走部2相对主车体1固定。如图13所示，当转动制动器1601处于制动状态时，转动制动器1601将摆杆13锁定，当轮腿式移动平台1000处在一个高台5000上，此时轮腿式移动平台1000的三个驱动车轮24(即第一车轮241、第二车轮242、第三车轮243)与高台5000的上平面接触，且受到支撑，若轮腿式移动平台1000的重心处于第一车轮241、第二车轮242、第三车轮243的触地点形成的稳定区域内，即使轮腿式移动平台1000的第四车轮244遇到较深凹坑时悬空，第四车轮244而不会向下偏转，可避免轮腿式移动平台1000失稳、跌落。如图14所示，当转动制动器1601处于释放状态时，因轮腿式移动平台1000空间连杆的作用，轮腿式移动平台1000向外移动，一旦第四车轮244移动出高台5000而失去支撑，移出高台5000上平面的第四车轮244将会向下陷落，轮腿式行走部2会发生偏转，轮腿式移动平台1000也会翻转跌落。可见，通过转动制动器1601可以使得轮腿式行走部2与主车体1锁定，使轮腿式移动平台1000在一些场合具有更好的稳定性和适应性。根据本发明的其他实施例，若轮腿式移动平台1000所使用的场所的地面不存在较深坑、洞，机器人不存在跌落的危险，轮腿式移动平台1000可不使用转动制动器1601。

根据本发明的实施例一，如图15、16所示，基架11为壳体状，主车体1还包括电气抽屉17，电气抽屉17从基架11一端设置于基架11内，并与基架11连接，电气抽屉17包括：抽屉式框架171，抽屉式框架171与基架11连接；电气设备172，电气设备172连接在抽屉式框架171上，电气设备172包括控制器模块、电源模块、通讯模块；电气接口面板173，电气接口面板173设于抽屉式框架171的一端，电气接口面板173与电气设备172电连接。

根据本发明的实施例一，电气抽屉17与基架11通过螺钉(所述螺钉在图16中未绘出)连接；在基架11上设有螺纹孔113，电气抽屉17的抽屉式框架171的后端盖1711设有沉头孔1712；当电气抽屉17放入基架11内后，螺钉通过沉头孔1712与螺纹孔113连接；图15为轮腿式移动平台1000的电气抽屉17与基架11连接后的状态。根据本发明的技术方案，电气抽屉17从基架一端设置于基架11内，可将电气抽屉17整体从基架11内抽出，如图16所示，将电气抽屉17内的电气设备172抽出，便于检修与维护；电气抽屉17的电气接口面板173设于抽屉式框架171的一端，便于轮腿式移动平台1000控制与调试时使用。

根据本发明的实施例一，如图1、2所示，轮腿式行走部2的行走部架21包括顶板211、内侧板212、外侧板213、锥孔套214与销轴215，顶板211、内侧板212、外侧板213连接成框架形；内侧板212与外侧板213上均设有两个铰接孔；两个支腿22上均设有销孔；两个支腿22设于内侧板212、外侧板213之间，使用销轴215穿过所述铰接孔与支腿22上的所述销孔，将支腿22与行走部架21铰连，此时两个支腿22上端的齿轮221相互啮合。行走部架21的内侧板212中部与锥孔套214固连。图3是本发明实施例的俯视图，图4是图3中A-A的剖视图。从图4中可以清楚地观察行走部架21与摇杆轴141的连接关系。由图4所示，行走部架21与摇杆轴141采用锥面连接；摇杆轴141一端设有外锥面轴段1411与外螺纹轴段1412，摇杆轴141的外锥面轴段1411设在行走部架21的锥孔套214内，采用螺母216与外螺纹轴段1412螺纹连接，将摇杆轴141与行走部21架的锥孔套214挤紧连接。摇杆轴141支撑在与主车体1侧板连接的轴座111内，并受轴承112支撑，摇杆轴141另一端与侧摇杆14相连。如图16所示，根据本发明的实施例，摇杆轴141为空心轴，驱动电机222的线缆穿过摇杆轴孔1413的接入基架11内，与电气设备172电连接(图中未绘制线缆)。

根据本发明的实施例一的技术方案，因轮腿式行走部2的行走部架21与主车体1的摇杆轴141采用锥面连接，摇杆轴141与行走部架21的锥孔套214通过螺母216挤紧，这样两个轮腿式行走部2分别与两个摇杆轴141连接为一体，如图4。因为采用锥面连接，使得摇杆轴141与锥孔套214连接紧密，且不会产生径向间隙；而且在连接时，便于调节行走部架21与主车体1的相对摆角。根据本发明的实施例的技术方案，摇杆轴141为空心轴，驱动电机222的线缆穿过中空的摇杆轴141接入基架11内与电气设备172电连接，这样可使轮腿式行走部2更为简洁，无线缆暴露在外；基架11为壳体式，无须在壳体上开孔。

如图2所示，根据本发明的实施例一，支腿22呈筒状，支腿22内设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与驱动车轮24相连并驱动车轮24转动。根据本发明的实施例的技术方案，具体地，旋转驱动装置包括驱动电机222、减速装置223，减速装置223支腿22内设有驱动电机222、减速装置223，减速装置223与驱动车轮24相连并驱动车轮24转动，这样使得支腿22的结构更为简洁，且驱动电机222、减速装置223受到支腿22的保护。根据本发明的其他实施例，支腿22不呈筒状，驱动电机222与减速装置223组合后安装在支腿22的下端，其中减速装置223与驱动车轮24相连并驱使驱动车轮24转动。

本发明的实施例中驱动车轮24采用麦克纳姆轮2401。根据本发明的另一实施例，驱动车轮24采用普通驱动车轮2402。根据本发明的其他实施例，驱动车轮24采用轮毂电机轮2403，支腿22下端安装有轮毂电机轮2403。轮毂电机轮2403的旋转驱动装置与轮缘连为一体。当轮腿式移动平台1000采用麦克纳姆轮2401时，具有全方位移动性能，适用于狭小空间的场所。当轮腿式移动平台1000采用轮毂电机轮时，因轮毂电机轮集成了电机与驱动车轮，支腿22的结构可以简化。根据本发明的一些实施例，在具体实施时，轮腿式移动平台1000的所述驱动车轮24可以选择麦克纳姆轮2401、普通驱动车轮、轮毂电机轮的一种，这样，使得本发明实施起来更为灵活，具有更广的使用范围。

根据本发明的实施例二，如图17、图18、图19、图20所示，转动控制器16为一种转动驱动与制动器1602，转动驱动与制动器16固定在滑台123上，并与摆杆13相连，驱动所述摆杆13转动或对摆杆13实施制动与释放。具体地，在实施例二中，转动驱动与制动器1602包括减速电机16021，减速电机16021固定在滑台123上，与摆杆13相连并能够驱动摆杆13转动；可选地，转动驱动与制动器1602还包括制动器16022与编码器16023；编码器16023对摆杆13的转角进行检测，制动器16022对减速电机16021进行制动，从而对摆杆13进行制动。图18中实施例二的轮腿式移动平台1000所面临的情况与图14中实施例一所面临的情况类似，第四车轮244悬空，因为采用了转动驱动与制动器1602，转动驱动与制动器1602驱动摆杆13摆动，使得轮腿式移动平台1000的轮腿行走部2主动摆起，第四车轮244抬起，进行了姿态主动调整，轮腿式移动平台1000姿态调整后的状态如图19所示；进而轮腿式移动平台1000的驱动车轮24向后转动让轮腿式移动平台的所有的驱动车轮接触到高台5000的上平面，如图20所示，轮腿式移动平台1000的第四车轮244已经接触到高台5000的上平面，这样使移动平台1000摆脱了困境，处于安全状态，保证了移动平台1000的移动安全。

图21中是具有本发明轮腿式移动平台1000的探测巡检机器人，该探测巡检机器人装备了环境信息探测传感器、视觉传感器等，该探测巡检机器人具有相应的性能，可用于开展巡检任务，也可用于探测等任务。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种轮腿式移动平台，其特征在于，所述轮腿式移动平台包括：

主车体，所述主车体包括：

基架；

丝杆式直线滑台，所述丝杆式直线滑台与所述基架中部相连，所述丝杆式直线滑台包括：

导轨座，所述导轨座与所述基架的中部固定相连；

滑台，所述滑台安装在所述导轨座上；

丝杆组件，所述丝杆组件与所述导轨座连接，所述丝杆组件与所述滑台连接并驱动所述滑台沿所述导轨座移动；

摆杆，所述摆杆呈对称结构，所述摆杆的中部与所述滑台可枢转地相连；

侧摇杆，所述侧摇杆为两个，所述侧摇杆的一端设有摇杆轴，两个所述摇杆轴同轴线布置且分别与所述基架的两侧可枢转相连；

连杆，所述连杆为两个，所述连杆一端通过球副与所述侧摇杆相连，所述连杆另一端通过球副与所述摆杆相连；

转动控制器，所述转动控制器固定在所述滑台上，并与所述摆杆相连，对所述摆杆实施转动控制，使所述摆杆自由转动或制动，或驱动所述摆杆转动；

轮腿式行走部，所述轮腿式行走部为两个，两个所述轮腿式行走部对称地连接在所述主车体的两侧，所述轮腿式行走部包括：

行走部架，所述行走部架与所述摇杆轴可拆卸地相连；

支腿，所述支腿为两个，所述支腿上端设有齿轮，两个所述支腿与所述行走部架铰接，且两个所述支腿的所述齿轮相啮合；

阻尼元件，所述阻尼元件与两个所述支腿相连；

驱动车轮，所述驱动车轮设于所述支腿下端。

2.根据权利要求1所述的轮腿式移动平台，其特征在于，所述转动控制器为一种转动制动器，所述转动制动器固定在所述滑台上，并与所述摆杆相连，对所述摆杆实施制动与释放。

3.根据权利要求2所述的轮腿式移动平台，其特征在于，所述转动制动器为电磁制动器，所述电磁制动器固定在所述滑台上，所述电磁制动器的制动件与所述摆杆相连。

4.根据权利要求1所述的轮腿式移动平台，其特征在于，所述转动控制器为一种转动驱动与制动器，所述转动驱动与制动器固定在所述滑台上，并与所述摆杆相连，对所述摆杆实施制动、释放与转动驱动。

5.根据权利要求1所述的轮腿式移动平台，其特征在于，所述阻尼元件为减震器，所述减震器压缩时具有阻尼作用，所述减震器处于两个所述支腿的一对相互啮合的所述齿轮的上方，且所述减震器的两端分别与所述支腿铰连。

6.根据权利要求1所述的轮腿式移动平台，其特征在于：所述轮腿式行走部的所述行走部架中部设有锥孔套，所述行走部架的所述锥孔套与所述摇杆轴采用锥面连接；所述摇杆轴一端设有外锥面轴段与外螺纹轴段，所述摇杆轴的所述外锥面轴段设在所述行走部架的所述锥孔套内，采用螺母与所述外螺纹轴段螺纹连接，将所述摇杆轴与所述行走部架的所述锥孔套挤紧连接。

7.根据权利要求6所述的轮腿式移动平台，其特征在于：所述轮腿式行走部的所述行走部架包括顶板、内侧板、外侧板与销轴，所述顶板、所述内侧板、所述外侧板连接成框架形；所述内侧板与所述外侧板上均设有两个铰接孔；所述支腿上设有销孔；两个所述支腿设于所述内侧板、所述外侧板之间，使用所述销轴穿过所述铰接孔与所述支腿上的所述销孔将所述支腿与所述行走部架铰连，此时两个所述支腿上端的所述齿轮相互啮合；所述行走部架的所述内侧板中部与所述锥孔套固连。

8.根据权利要求1所述的轮腿式移动平台，其特征在于：

所述支腿呈筒状，所述支腿内设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与所述驱动车轮相连并驱动所述驱动车轮转动；

或所述支腿下端设有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置与所述驱动车轮相连并驱动所述驱动车轮转动；

所述驱动车轮采用麦克纳姆轮，或采用轮毂电机轮。

9.根据权利要求8所述的轮腿式移动平台，其特征在于，所述主车体还包括电气抽屉，所述电气抽屉从所述基架一端设置于所述基架内，并与所述基架连接，所述电气抽屉包括：

抽屉式框架，所述抽屉式框架与所述基架连接；

电气设备，所述电气设备连接在所述抽屉式框架上；

电气接口面板，所述电气接口面板设于所述抽屉式框架的一端，所述电气接口面板与所述电气设备电连接；

所述摇杆轴为空心轴，所述旋转驱动装置中的线缆穿过中空的所述摇杆轴接入所述基架内，与所述电气设备电连接。

10.一种探测巡检机器人，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的轮腿式移动平台。

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