CN107161232B - 一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人，包括机身躯干、凹槽轮装置、动力分离装置和轮腿式变换装置，每一个凹槽轮装置均包括行进电机，行进电机的轮主轴与轮主轴前端扩展圆盘固定相连，在轮主轴前端扩展圆盘的外圆周壁上设置有三个第一连接臂，在凹槽轮的外圆周壁上开有第一凹槽，每一个动力分离装置均包括外盖，外盖与连接支座的圆形凸台固定连接，每一个外盖的内壁分别与齿条的外端固定相连并且齿条的内侧与齿轮啮合配合，轮腿式变换装置包括套在连接支座的圆形凸台上的连接圆环，在连接圆环的外圆周壁上设置有三个第二连接臂，在每一个第一连接臂和第二连接臂之间设置有一个传动组。本装置兼具快速移动和有效越障功能。

Description

一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人

技术领域

本发明涉及一种移动越障机器人，特别是涉及一种具有实现轮腿形态变换装置的移动越障机器人。

背景技术

近几年，移动越障机器人逐步在抢险救灾、军事侦察攻击、航天航空探索、水下地下管道检测及民生服务等领域取得了成功应用。然而，大多数移动越障机器人结构复杂，导致其控制系统仅能满足单一环境作业需求，无法适应更为复杂的作业环境。目前，移动越障机器人主要以轮式和腿式为主，轮式移动越障机器人结构相对简单、易于控制，但仅可应用于平缓地面环境，越障能力差；腿式移动越障机器人对复杂地形的适应性较高，但结构复杂，难以控制。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可改变轮腿形态、兼具快速移动和有效越障功能，控制方便，可完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务的具有轮腿变换装置的移动越障机器人。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

本发明一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人，包括机身躯干、凹槽轮装置、动力分离装置和轮腿式变换装置，所述的机身躯干包括矩形机盒，在所述的矩形机盒的后壁固定有三角尾部，所述的三角尾部关于矩形机盒的横向中轴面对称并且在机器人重力的作用下与地面接触，在所述的矩形机盒的左右两侧中间分别开有一个电机固定凹槽，在所述的矩形机盒中间且沿所述的矩形机盒的横向开有舵机固定缺口，在所述的舵机固定缺口内安装有一个舵机，所述的舵机的输出轴与齿轮固定相连，在所述的矩形机盒的前壁和后壁上并且沿所述的矩形机盒纵向分别通长开有两个条形导向槽，在所述的矩形机盒上开有电缆通孔，每一个所述的凹槽轮装置均包括固定在一个所述的电机固定凹槽内的行进电机，所述的行进电机和舵机的电源及控制电缆通过电缆通孔引出，所述的行进电机的轮主轴沿水平方向与轮主轴前端扩展圆盘固定相连，所述的轮主轴前端扩展圆盘固定在凹槽轮的内壁上并且两者同轴线设置，在所述的轮主轴前端扩展圆盘的外圆周壁上均匀间隔的设置有三个第一连接臂，在所述的凹槽轮的外圆周壁上均匀间隔开有三个嵌入轮腿式轮辐用的第一凹槽，在所述的凹槽轮的外圆周壁上开有多个第二凹槽，在所述的多个第二凹槽内分别填充有橡胶棒，每一个所述的动力分离装置均包括一个外盖，所述的外盖与连接支座的圆形凸台固定连接，每一个外盖的内壁分别与一个沿平行于轮主轴的方向设置的齿条的外端固定相连并且所述的齿条的内侧与齿轮啮合配合，每一个所述的外盖的内壁与一个穿过条形导向槽设置的导向滑轨的一端固定相连，所述的导向滑轨能够在条形导向槽内左右滑移，所述的轮腿式变换装置包括套在连接支座的圆形凸台上并且两者转动相连的连接圆环，在所述的连接圆环的外圆周壁上均匀间隔设置有三个第二连接臂，在每一个第一连接臂和与之对应设置的一个第二连接臂之间设置有一个传动组，每一个传动组包括一个一端与第一连接臂通过第一转轴转动相连的连杆，所述的连杆的另一端通过第二转轴与轮腿式轮辐转动连接，所述的轮腿式轮辐的一端通过第三转轴与第二连接臂转动相连，所述的连接支座和外盖通过中间孔滑动连接在轮主轴前端扩展圆盘内侧的轮主轴上，三个所述的轮腿式轮辐能够随着连接支座在轮主轴上滑动,在连接圆环的径向和嵌入第一凹槽之间调整转动位置，每个传动组中的第一转轴、第二转轴和第三转轴的轴线彼此平行设置。

采用本发明装置的有益效果是：机器人具有实现轮腿形态变换装置，通过该装置机器人可改变轮腿形态，兼具快速移动和有效越障功能，控制方便，可完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务。

附图说明

图1-1是一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人的轮式工作状态示意图；

图1-2是一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人的轮腿式工作状态示意图；

图2是图1-1所示的移动越障机器人的机身躯干示意图；

图3是图1-1所示的移动越障机器人的凹槽轮装置示意图；

图4是图1-1所示的移动越障机器人的动力分离装置示意图；

图5是图1-1所示的轮腿式变换装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-1、1-2所示，本发明的一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人，包括机身躯干1，所述的机身躯干1包括矩形机盒5，在所述的矩形机盒5的后壁固定有三角尾部6，所述的三角尾部6关于矩形机盒5的横向中轴面A对称并且在机器人重力的作用下与地面接触。

如图2所示，在所述的矩形机盒5的左右两侧中间分别开有一个电机固定凹槽7，在所述的矩形机盒5中间且沿所述的矩形机盒5的横向开有舵机固定缺口8，在所述的舵机固定缺口8内安装有一个舵机18，所述的舵机18的输出轴与齿轮19固定相连，在所述的矩形机盒5的前壁和后壁上并且沿所述的矩形机盒5纵向分别通长开有两个条形导向槽9，在所述的矩形机盒5上开有电缆通孔10。

如图3所示，每一个凹槽轮装置2均包括固定在一个所述的电机固定凹槽7内的行进电机11，所述的行进电机11和舵机18的电源及控制电缆通过电缆通孔10引出，所述的行进电机11的轮主轴12沿水平方向与轮主轴前端扩展圆盘13固定相连，所述的轮主轴前端扩展圆盘13固定在凹槽轮14的内壁上并且两者同轴线设置，在所述的轮主轴前端扩展圆盘13的外圆周壁上均匀间隔的设置有三个第一连接臂33，在所述的凹槽轮14的外圆周壁上均匀间隔开有三个嵌入轮腿式轮辐29用的第一凹槽16。在所述的凹槽轮14的外圆周壁上开有多个第二凹槽17，在所述的多个第二凹槽17内分别填充有橡胶棒15。

如图4所示，每一个动力分离装置3均包括一个外盖22，所述的外盖22与连接支座23的圆形凸台固定连接。每一个外盖22的内壁分别与一个沿平行于轮主轴12的方向设置的齿条20的外端固定相连并且所述的齿条20的内侧与齿轮19啮合配合，每一个所述的外盖22的内壁与一个穿过条形导向槽9设置的导向滑轨21的一端固定相连，所述的导向滑轨21能够在条形导向槽9内左右滑移。

如图5所示，轮腿式变换装置4包括套在连接支座23的圆形凸台上并且两者转动相连的连接圆环24，在所述的连接圆环24的外圆周壁上均匀间隔设置有三个第二连接臂34，在每一个第一连接臂和与之对应设置的一个第二连接臂之间设置有一个传动组，如图，分别为第一传动组25、第二传动组26和第三传动组27，每一个传动组包括一个一端与第一连接臂通过第一转轴30转动相连的连杆28，所述的连杆28的另一端通过第二转轴31与轮腿式轮辐29转动连接，所述的轮腿式轮辐29的一端通过第三转轴32与第二连接臂转动相连，所述的连接支座23和外盖22通过中间孔滑动连接在轮主轴前端扩展圆盘13内侧的轮主轴12上，三个所述的轮腿式轮辐29能够随着连接支座在轮主轴上滑动,在连接圆环的径向方向和嵌入第一凹槽16之间调整转动位置。每个传动组中的第一转轴30、第二转轴31和第三转轴32的轴线彼此平行设置。

如附图所示，图1-1为轮式工作状态，图1-2为轮腿式工作状态。图2中矩形机盒5用于定位、支撑行进电机和变换舵机，三角尾部6与双轮形成三点触地，保证机器人的稳定性。图3中凹槽轮装置2用于机器人快速移动，凹槽轮圆周均匀嵌入橡胶棒以增加轮子与行进地面的摩擦力，保证机器人高效滚动。图4中动力分离装置3用于分离机器人行进过程电机提供的行进力和舵机提供的变换力。图5中轮腿式变换装置4用于传递舵机变换力，以实现轮腿式状态和轮式状态的变换。以所述机身躯干1为载体，行进电机11带动轮主轴12发生周向转动，凹槽轮14随之转动，以完成机器人前后移动；驱动舵机18带动齿轮19与齿条20的啮合，带动外盖22、连接支座23和连接圆环24沿轮主轴12轴向移动，通过第一传动组25、第二传动组26和第三传动组27，使得轮腿式轮辐29实现扩张与闭合运动，实现轮腿式变换。通过所述轮腿式转换装置4，机器人完成轮腿直径与形态的改变，使得本发明的一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人兼具了快速移动和有效越障的能力。

本发明的一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人具有轮式工作状态下高速移动性能和轮腿式工作状态下有效越障能力，该机器人变换装置设计简单，控制方便，满足移动越障机器人完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务的性能需求。

以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有轮腿变换装置的移动越障机器人，其特征在于：包括机身躯干、凹槽轮装置、动力分离装置和轮腿式变换装置，所述的机身躯干包括矩形机盒，在所述的矩形机盒的后壁固定有三角尾部，所述的三角尾部关于矩形机盒的横向中轴面对称并且在机器人重力的作用下与地面接触，在所述的矩形机盒的左右两侧中间分别开有一个电机固定凹槽，在所述的矩形机盒中间且沿所述的矩形机盒的横向开有舵机固定缺口，在所述的舵机固定缺口内安装有一个舵机，所述的舵机的输出轴与齿轮固定相连，在所述的矩形机盒的前壁和后壁上并且沿所述的矩形机盒纵向分别通长开有两个条形导向槽，在所述的矩形机盒上开有电缆通孔，每一个所述的凹槽轮装置均包括固定在一个所述的电机固定凹槽内的行进电机，所述的行进电机和舵机的电源及控制电缆通过电缆通孔引出，所述的行进电机的轮主轴沿水平方向与轮主轴前端扩展圆盘固定相连，所述的轮主轴前端扩展圆盘固定在凹槽轮的内壁上并且两者同轴线设置，在所述的轮主轴前端扩展圆盘的外圆周壁上均匀间隔的设置有三个第一连接臂，在所述的凹槽轮的外圆周壁上均匀间隔开有三个嵌入轮腿式轮辐用的第一凹槽，在所述的凹槽轮的外圆周壁上开有多个第二凹槽，在所述的多个第二凹槽内分别填充有橡胶棒，每一个所述的动力分离装置均包括一个外盖，所述的外盖与连接支座的圆形凸台固定连接，每一个外盖的内壁分别与一个沿平行于轮主轴的方向设置的齿条的外端固定相连并且所述的齿条的内侧与齿轮啮合配合，每一个所述的外盖的内壁与一个穿过条形导向槽设置的导向滑轨的一端固定相连，所述的导向滑轨能够在条形导向槽内左右滑移，所述的轮腿式变换装置包括套在连接支座的圆形凸台上并且两者转动相连的连接圆环，在所述的连接圆环的外圆周壁上均匀间隔设置有三个第二连接臂，在每一个第一连接臂和与之对应设置的一个第二连接臂之间设置有一个传动组，每一个传动组包括一个一端与第一连接臂通过第一转轴转动相连的连杆，所述的连杆的另一端通过第二转轴与轮腿式轮辐转动连接，所述的轮腿式轮辐的一端通过第三转轴与第二连接臂转动相连，所述的连接支座和外盖通过中间孔滑动连接在轮主轴前端扩展圆盘内侧的轮主轴上，三个所述的轮腿式轮辐能够随着连接支座在轮主轴上滑动，在连接圆环的径向和嵌入第一凹槽之间调整转动位置，每个传动组中的第一转轴、第二转轴和第三转轴的轴线彼此平行设置。