CN210000440U - 一种新型工程越野机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型工程越野机器人，包括机器人车身，所述机器人车身由前轮辅助机构、后轮辅助机构、控制机构和动力机构四部分构成。本实用新型采用的设计结合了控制技术和结构优化，能以新型的结构满复杂地形的考验，能够在自主顺利通过多种障碍，以较简单的结构达最好的越野效果，将地形模型化，得到栅格地形、小型台阶、石块地形、U型隧道、方形隧道、柔软草地、大楼梯、窄桥、高台等九种类型的障碍地形。

Description

一种新型工程越野机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种新型工程越野机器人。

背景技术

随着现代科技的发展，机器人及相关技术不断被完善，各类机器人层出不穷地被应用到了诸多领域。车辆机器人在各类运输和探寻工作中发挥着重要作用，它可以在特殊环境工况中开展人类几乎无法开展的工作，如：在沙漠、沼泽、丛林等恶劣环境下迅速掌握情报、快速做出应对策略；在地震、洪水、泥石流等特殊救援中快速输送救灾人员和物资，在废墟中行进并快速探寻被困人员；也可在极温环境中进行运输探查工作，如南、北极科考工作等。

但是现有的机器人在使用时，因为行走机构对地形的适应能力差，无法在荒野、山区、森林等野外环境移动并进行工作，所以存在越野性能差的缺点，从而使得现有的机器人在使用时受地形限制。

为了解决上述问题，我们在这里提出一种新型工程越野机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：但是现有的机器人在使用时，因为行走机构对地形的适应能力差，无法在荒野、山区、森林等野外环境移动并进行工作，所以存在越野性能差的缺点，从而使得现有的机器人在使用时受地形限制。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：本实用新型的一种新型工程越野机器人，包括机器人车身，所述机器人车身由前轮辅助机构、后轮辅助机构、控制机构和动力机构四部分构成；

所述前轮辅助机构包括前辅助轮、前置悬臂和前置伺服电机，所述前辅助轮安装在前置悬臂的一端上，所述前置悬臂远离前辅助轮的一端固定连接在前置伺服电机的输出端的一侧壁上；

所述后轮辅助机构包括后置伺服电机、后置悬臂和后辅助轮，所述后辅助轮安装在后置悬臂的一端上，所述后置悬臂远离后辅助轮的一端固定连接在后置伺服电机的输出端的一侧壁上；

所述控制机构包括控制板和电源，所述控制板固定连接在电源的上端面上；

所述动力机构包括前驱大轮、后驱减速电机、后轮轴架、履带、后轮和前驱减速电机，所述前驱大轮固定连接在前驱减速电机的输出端上，所述后轮设置两个，一个所述后轮固定连接在后驱减速电机的输出端上，另一个所述后轮转动连接在后轮轴架的一侧壁上，两个所述后轮之间通过履带传动连接；

所述前轮辅助机构、后轮辅助机构、控制机构和动力机构之间通过支架装置连接成一个整体，所述前置伺服电机、后驱减速电机、后置伺服电机、前驱减速电机和控制板、电源之间均通过导线电性连接。

优选的，所述支架装置包括第一钢板和第二钢板，所述第一钢板和第二钢板之间通过螺栓固定连接在一起，所述第一钢板固定连接在后驱减速电机的底侧壁上，所述后轮轴架固定连接在第一钢板的底侧壁上，所述后置伺服电机固定连接在第一钢板的上端面上，所述后置伺服电机靠近后驱减速电机设置，所述电源固定连接在第二钢板的上端面上，所述前驱减速电机固定连接在第二钢板远离第一钢板一端的上端面上，所述第二钢板的上端面上焊接有安装板，所述前驱大轮固定连接在安装板远离第二钢板的一侧壁上。

优选的，所述第一钢板和第二钢板的底侧壁上均焊接有加强筋。

优选的，所述用于连接第一钢板和第二钢板的螺栓全部采取从底部向顶部拧的方式进行安装。

优选的，所述前驱大轮为履带缠绕单轮结构。

优选的，所述履带和后轮构成履带机构，所述履带机构整体与车身呈45°设置。

本实用新型的有益效果是：该设计结合了控制技术和结构优化，能以新型的结构满复杂地形的考验，能够在自主顺利通过多种障碍，以较简单的结构达最好的越野效果，将地形模型化，得到栅格地形、小型台阶、石块地形、U型隧道、方形隧道、柔软草地、大楼梯、窄桥、高台等九种类型的障碍地形。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种新型工程越野机器人的正面结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种新型工程越野机器人的过栅格状态示意图；

图3为本实用新型提出的一种新型工程越野机器人的爬坡状态示意图；

图4为本实用新型提出的一种新型工程越野机器人的履带结构示意图。

图中：1前辅助轮、2前置悬臂、3前驱大轮、4前置伺服电机、5控制板、6电源、7后驱减速电机、8后置伺服电机、9后置悬臂、10后辅助轮、11后轮轴架、12履带、13后轮、14前驱减速电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

参照图1-4，一种新型工程越野机器人，包括机器人车身，机器人车身由前轮辅助机构、后轮辅助机构、控制机构和动力机构四部分构成，前轮辅助机构包括前辅助轮1、前置悬臂2和前置伺服电机4，前辅助轮1安装在前置悬臂2的一端上，前置悬臂2远离前辅助轮1的一端固定连接在前置伺服电机4的输出端的一侧壁上。

前辅助轮1和前置悬臂2构成悬臂机构，该悬臂机构能够抬升起前部车身，以便于整车爬上高台，从而保证越野效果，当要爬上高台时，前轮辅助机构抬起前部车身，使得机器人前部车身能够爬上高台，因为前部的舵机需要抬升起车身的大部分重量，故采用两个舵机连接提供动力，后部的电机起辅助作用，能够使后轮接触到高台。

后轮辅助机构包括后置伺服电机8、后置悬臂9和后辅助轮10，后辅助轮10安装在后置悬臂9的一端上，后置悬臂9远离后辅助轮10的一端固定连接在后置伺服电机8的输出端的一侧壁上，由后置伺服电机8、后置悬臂9和后辅助轮10构成的后轮辅助机构能够帮助后半部分车身悬空，使得机器人完成爬高台运动。

控制机构包括控制板5和电源6，控制板5固定连接在电源6的上端面上，控制板5的型号为Arduino UNOR3（控制板5属于现有技术，其工作原理和连接方式在这里不再做详细叙述），通过控制板5内的控制程序控制机器人运动，电源6负责提供能源，动力机构包括前驱大轮3、后驱减速电机7、后轮轴架11、履带12、后轮13和前驱减速电机14，前驱大轮3固定连接在前驱减速电机14的输出端上。

前驱大轮3为履带缠绕单轮结构，帮助机器人克服大部分障碍，不需要两个轮子构成履带结构，增加单轮的越野能力，后轮13设置两个，一个后轮13固定连接在后驱减速电机7的输出端上，另一个后轮13转动连接在后轮轴架11的一侧壁上，两个后轮13之间通过履带12传动连接，履带12和后轮13构成履带机构，履带机构整体与车身呈45°设置。

履带机构能够与车身形成45°，从而帮助机器人越过栅格、坡面，靠履带上的凹槽增大草地的抓地力，前轮辅助机构、后轮辅助机构、控制机构和动力机构之间通过支架装置连接成一个整体，支架装置包括第一钢板和第二钢板，第一钢板和第二钢板之间通过螺栓固定连接在一起，第一钢板固定连接在后驱减速电机7的底侧壁上。

后轮轴架11固定连接在第一钢板的底侧壁上，后置伺服电机8固定连接在第一钢板的上端面上，后置伺服电机8靠近后驱减速电机7设置，电源6固定连接在第二钢板的上端面上，前驱减速电机14固定连接在第二钢板远离第一钢板一端的上端面上，第二钢板的上端面上焊接有安装板，前驱大轮3固定连接在安装板远离第二钢板的一侧壁上。

通过控制板5控制后驱减速电机7和前驱减速电机14，能够帮助机器人进行减速，第一钢板和第二钢板的底侧壁上均焊接有加强筋，用于连接第一钢板和第二钢板的螺栓全部采取从底部向顶部拧的方式进行安装，对于石块地形，颠簸较多，对于车身的坚固程度有相当大的考验。

对于U型隧道，在设计小车时需要注意到车身的规格能否通过隧道，在拐弯处能否避免和隧道壁相碰撞，为了解决上述问题，故采用两块钢板以螺栓连接而成，在底部用筋板加强结构，所有螺栓全部从底部向顶部拧，方便维修，减少与障碍物可能产生的擦碰，大楼梯的攀爬难点同小台阶，同时应该考虑到车身长度是否大于台阶之间的垂直距离。

因此前轮采用大轮设计帮助车体能够爬上台阶，同时后轮13从坦克的负重轮中得到启发，采用阶梯式设计，此设计在测试过程中能够克服所有的障碍，同时在爬坡过程中能够用保证车身水平，减小重力的分力给小车带来的影响。同时后轮13采用类似于链传动的结构，环环相扣，避免打滑，前置伺服电机4、后驱减速电机7、后置伺服电机8、前驱减速电机14和控制板5、电源6之间均通过导线电性连接，由控制板5进行统一控制。

本实用新型中，当要爬上高台时，先通过控制板5控制前驱减速电机14带动前驱大轮3，使得机器人车身靠近高台，然后启动前置伺服电机4，前置伺服电机4的输出端带动前置悬臂2旋转，搭在高台上，然后前置伺服电机4带动前置悬臂2向下旋转，借助前辅助轮1抵在高台上，从而将车身前部抬升，以便整车爬上高台，然后通过后驱动减速电机7带动后轮13转动，推动前驱大轮3和车身前部跨过高台，紧接着启动后置伺服电机8，后置伺服电机8的输出端带动后置悬臂9向下旋转，使得后辅助轮10抵在地面上，从而将后半部车身抬升，然后在前驱大轮3的带动下，帮助后半部车身通过高台；

该设计结合了控制技术和结构优化，能以新型的结构满复杂地形的考验，能够在自主顺利通过多种障碍，以较简单的结构达最好的越野效果，将地形模型化，得到栅格地形、小型台阶、石块地形、U型隧道、方形隧道、柔软草地、大楼梯、窄桥、高台等九种类型的障碍地形（上文中对机器人车身爬升高台的工作原理做出了详细叙述，对于其余八种地形，由于工作原理是相同的，因此在这里不再做其他赘述），从而提高了机器人车身的越野能力。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型工程越野机器人，包括机器人车身，其特征在于，所述机器人车身由前轮辅助机构、后轮辅助机构、控制机构和动力机构四部分构成；所述前轮辅助机构包括前辅助轮（1）、前置悬臂（2）和前置伺服电机（4），所述前辅助轮（1）安装在前置悬臂（2）的一端上，所述前置悬臂（2）远离前辅助轮（1）的一端固定连接在前置伺服电机（4）的输出端的一侧壁上；所述后轮辅助机构包括后置伺服电机（8）、后置悬臂（9）和后辅助轮（10），所述后辅助轮（10）安装在后置悬臂（9）的一端上，所述后置悬臂（9）远离后辅助轮（10）的一端固定连接在后置伺服电机（8）的输出端的一侧壁上；

所述控制机构包括控制板（5）和电源（6），所述控制板（5）固定连接在电源（6）的上端面上；

所述动力机构包括前驱大轮（3）、后驱减速电机（7）、后轮轴架（11）、履带（12）、后轮（13）和前驱减速电机（14），所述前驱大轮（3）固定连接在前驱减速电机（14）的输出端上，所述后轮（13）设置两个，一个所述后轮（13）固定连接在后驱减速电机（7）的输出端上，另一个所述后轮（13）转动连接在后轮轴架（11）的一侧壁上，两个所述后轮（13）之间通过履带（12）传动连接；

所述前轮辅助机构、后轮辅助机构、控制机构和动力机构之间通过支架装置连接成一个整体，所述前置伺服电机（4）、后驱减速电机（7）、后置伺服电机（8）、前驱减速电机（14）和控制板（5）、电源（6）之间均通过导线电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型工程越野机器人，其特征在于，所述支架装置包括第一钢板和第二钢板，所述第一钢板和第二钢板之间通过螺栓固定连接在一起，所述第一钢板固定连接在后驱减速电机（7）的底侧壁上，所述后轮轴架（11）固定连接在第一钢板的底侧壁上，所述后置伺服电机（8）固定连接在第一钢板的上端面上，所述后置伺服电机（8）靠近后驱减速电机（7）设置，所述电源（6）固定连接在第二钢板的上端面上，所述前驱减速电机（14）固定连接在第二钢板远离第一钢板一端的上端面上，所述第二钢板的上端面上焊接有安装板，所述前驱大轮（3）固定连接在安装板远离第二钢板的一侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种新型工程越野机器人，其特征在于，所述第一钢板和第二钢板的底侧壁上均焊接有加强筋。

4.根据权利要求2所述的一种新型工程越野机器人，其特征在于，所述用于连接第一钢板和第二钢板的螺栓全部采取从底部向顶部拧的方式进行安装。

5.根据权利要求1所述的一种新型工程越野机器人，其特征在于，所述前驱大轮（3）为履带缠绕单轮结构。

6.根据权利要求1所述的一种新型工程越野机器人，其特征在于，所述履带（12）和后轮（13）构成履带机构，所述履带机构整体与车身呈45°设置。

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