一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，它包括機器人本體、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置，機器人本體的兩側(cè)分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置；輪式移動機器人運動裝置可變形四邊形機構，其上端與機器人本體鉸連，下端帶有內(nèi)外輪構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置內(nèi)有變形電機、轉(zhuǎn)向電機和驅(qū)動電機，實現(xiàn)輪式移動機器人運動裝置的變形、轉(zhuǎn)向和滾輪的驅(qū)動。本發(fā)明通過合理結(jié)構設計，能有效地完成越障和跨越壕溝。
【專利說明】一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，特應用于輪式移動機器人領域。
【背景技術】
[0002]為了保證輪式移動機器人在崎嶇環(huán)境下的正常運行，增強其移動性能，盡可能減小在不平地面運動時產(chǎn)生的振動對機器人本體探測設備的影響，優(yōu)化其行走機構至關重要。因此，采用定質(zhì)心被動搖臂結(jié)構來減小振動和節(jié)約能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，利用不變重心被動搖臂以越過障礙物的方法，使得輪式移動機器人能夠很好地越過障礙物，并利用機器人全向的功能使其能很好地通過較大的壕溝。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案:
一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，包括機器人本體、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置，其特征在于:所述機器人本體的兩側(cè)分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置；所述輪式移動機器人運動裝置可變形四邊形機構，其上端與機器人本體鉸連，下端帶有內(nèi)外輪構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置內(nèi)有變形電機、轉(zhuǎn)向電機和驅(qū)動電機，實現(xiàn)輪式移動機器人運動裝置的變形、轉(zhuǎn)向和滾輪的驅(qū)動。
[0005]所述機器人本體為長方體；所述四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置:包括三個結(jié)構相同的上并列搖臂和下單搖臂、變形電機、矩形框臂、外輪、內(nèi)輪、轉(zhuǎn)向電機、長方體框架和內(nèi)置于所述長方體框架中的驅(qū)動電機，所述上并列搖臂一端與所述機器人本體上的上凸耳通過銷軸鉸連，所述下單搖臂上端與所述機器人本體上的下凸耳通過銷軸鉸連；所述上并列搖臂與所述矩形框臂上端通過銷軸鉸連，所述變形電機的輸出軸與該銷軸固定相連，并且所述變形電機固定在所述上并列搖臂上；所述下單搖臂的下端與矩形框臂下端鉸連，構成所述可變形四邊形機構；所述轉(zhuǎn)向電機固定在所述矩形框下端，所述轉(zhuǎn)向電機輸出軸與所述長方體框架轉(zhuǎn)動連接；所述長方體框架內(nèi)置所述驅(qū)動電機，該電機的輸出軸與所述外輪相連，所述長方體框架的另一端與所述內(nèi)輪通過轉(zhuǎn)動軸相連。
[0006]所述外輪與所述內(nèi)輪大小形狀都相同，所述四個外輪都是獨立驅(qū)動。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:
本發(fā)明定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人輔助人工探測，促進了探測的自動化程度，提高了效率，同時，節(jié)約了人力物力的投入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人的總體結(jié)構示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人正面示意圖。[0010]圖3(3-f 3-9)為本發(fā)明定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人越障過程示意圖(其中(a)為正視圖，(b)為放大的側(cè)視圖，(c)為俯視圖)。
[0011]圖4 (a^e)為本發(fā)明定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人跨過壕溝過程示意圖?！揪唧w實施方式】
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下:
實施例一:
參見圖1和圖2，本定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，包括機器人本體1、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV，機器人本體I的兩側(cè)分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV ;所述輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV可變形四邊形機構，其上端與機器人本體I鉸連，下端帶有內(nèi)外輪8、7構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV內(nèi)有變形電機5、轉(zhuǎn)向電機9和驅(qū)動電機11，實現(xiàn)輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV的變形、轉(zhuǎn)向和滾輪的驅(qū)動。
[0013]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:
機器人本體I為長方體；四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV:包括三個結(jié)構相同的上并列 搖臂2、3，下單搖臂4、變形電機5、矩形框臂6、外輪7、內(nèi)輪8、轉(zhuǎn)向電機9、長方體框架10和內(nèi)置于長方體框架10中的驅(qū)動電機11，上并列搖臂2、3 —端與機器人本體I上的上凸耳12通過銷軸鉸連，下單搖臂4上端與機器人本體I上的下凸耳13通過銷軸鉸連；上并列搖臂2、3與矩形框臂6上端通過銷軸鉸連，變形電機5的輸出軸與該銷軸固定相連，并且變形電機5固定在上并列搖臂3上；下單搖臂4的下端與矩形框臂6下端鉸連，構成可變形四邊形機構；轉(zhuǎn)向電機9固定在矩形框6下端,轉(zhuǎn)向電機9輸出軸與長方體框架10轉(zhuǎn)動連接；長方體框架10內(nèi)置驅(qū)動電機11，該電機的輸出軸與外輪7相連,長方體框架10的另一端與內(nèi)輪8通過轉(zhuǎn)動軸相連。
[0014]實施例三:
在本實施例中，參見圖1~圖4, 一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人,包括機器人本體(1)、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV，機器人本體I為長方體；四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV包括三個結(jié)構相同的上并列搖臂2、3、下單搖臂4，變形電機5，矩形框臂6，外輪7，內(nèi)輪8，轉(zhuǎn)向電機9，長方體框架10和內(nèi)置于所述長方體框架10中的驅(qū)動電機11。搖臂2、3 —端與機器人本體I上的上凸耳12通過銷軸鉸連，搖臂4與機器人本體I上的下凸耳13通過銷軸鉸連；搖臂2、3與矩形框臂6通過銷軸鉸連，變形電機5的輸出軸與銷軸固定相連，并且電機5固定在搖臂3上；三個結(jié)構相同的搖臂2、3、4形成平行運動結(jié)構；轉(zhuǎn)向電機9固定在矩形框臂6上，轉(zhuǎn)向電機9輸出軸與長方體框架10轉(zhuǎn)動連接；長方體框架10內(nèi)置的驅(qū)動電機11輸出軸與外輪7相連，長方體框架10的另一端與內(nèi)輪8通過轉(zhuǎn)動軸相連。
[0015]在本實施例中，參見圖1~圖4，機器人本體I前后兩兩設置所述的四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、III和IV，并成對稱關系。
[0016]在本實施例中，參見圖1~圖4，外輪7與內(nèi)輪8大小形狀都相同，四個外輪7都是獨立驅(qū)動。[0017]本實施例定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人的工作原理如下:
在越障過程中，由長方體框架10內(nèi)置的驅(qū)動電機驅(qū)動四個外輪7使機器人開始運動，當機器人運動到梯形斜坡前時，運動裝置I上的變形電機5不再提供運動裝置I的搖臂結(jié)構發(fā)生相對運動所需的轉(zhuǎn)矩，運動裝置I上的搖臂結(jié)構可以自由運動，而運動裝置I1、III和IV上的變形電機5照常提供轉(zhuǎn)矩使得搖臂結(jié)構不發(fā)生相對運動；機器人運動裝置I上的搖臂隨著地形進行被動的擺動，使得運動裝置I很好地通過梯形斜坡；當運動裝置I完全通過梯形斜坡時，運動裝置I上的變形電機5重新提供轉(zhuǎn)矩；當運動裝置IV運動到梯形斜坡前時，運動裝置IV上的變形電機5不再提供運動裝置IV的搖臂結(jié)構發(fā)生相對運動所需的轉(zhuǎn)矩，運動裝置IV上的搖臂結(jié)構可以自由運動，而運動裝置Ι、Π和III上的變形電機5照常提供轉(zhuǎn)矩使得搖臂結(jié)構不發(fā)生相對運動；機器人運動裝置IV上的搖臂隨著地形進行被動的擺動，使得運動裝置I很好地通過梯形斜坡，當運動裝置IV完全通過梯形斜坡時，運動裝置IV上的變形電機5重新提供轉(zhuǎn)矩。
[0018]在跨越壕溝過程中，當機器人運動到壕溝前時，機器人運動裝置Ι、ΙΙ、ΙΙΙ和IV中的轉(zhuǎn)向電機9控制各組外輪7和內(nèi)輪8轉(zhuǎn)過90度，使得運動裝置I和IV，運動裝置II和III的外輪7和內(nèi)輪8之間的間距增大以便于跨過壕溝，接著長方體框架10內(nèi)置的驅(qū)動電機驅(qū)動四個外輪7使機器人開始運動，跨過壕溝，機器人復位；如果有需要，機器人的轉(zhuǎn)向電機9可以轉(zhuǎn)過任何角度以便達到機器人的全向運動。
[0019]在以上兩組運動中，機器人的質(zhì)心位置始終不變，運動平穩(wěn)。
[0020]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人的技術原理和發(fā)明構思，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，包括機器人本體(I)、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)，其特征是:所述機器人本體(I)的兩側(cè)分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV);所述輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)可變形四邊形機構，其上端與機器人本體(I)鉸連，下端帶有內(nèi)外輪(8、7)構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)內(nèi)有變形電機(5)、轉(zhuǎn)向電機(9)和驅(qū)動電機(11)，實現(xiàn)輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)的變形、轉(zhuǎn)向和滾輪的驅(qū)動。
2.根據(jù)權利要求1所述的定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，其特征在于:所述機器人本體(I)為長方體；所述四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV):包括三個結(jié)構相同的上并列搖臂(2、3)、下單搖臂(4)，變形電機(5)、矩形框臂(6)、外輪(7)、內(nèi)輪(8)、轉(zhuǎn)向電機(9)、長方體框架(10)和內(nèi)置于所述長方體框架(10)中的驅(qū)動電機(11)，所述上并列搖臂(2、3) —端與所述機器人本體(I)上的上凸耳(12)通過銷軸鉸連，所述下單搖臂(4)上端與所述機器人本體(I)上的下凸耳(13)通過銷軸鉸連；所述上并列搖臂(2、3)與所述矩形框臂(6)上端通過銷軸鉸連，所述變形電機(5)的輸出軸與該銷軸固定相連，并且所述變形電機(5)固定在所述上并列搖臂(3)上；所述下單搖臂(4)的下端與矩形框臂(6 )下端鉸連，構成所述可變形四邊形機構；所述轉(zhuǎn)向電機(9 )固定在所述矩形框(6)下端，所述轉(zhuǎn)向電機(9)輸出軸與所述長方體框架(10)轉(zhuǎn)動連接；所述長方體框架(10)內(nèi)置所述驅(qū)動電機(11)，該電機的輸出軸與所述外輪(7)相連，所述長方體框架(10)的另一端與所述內(nèi)輪(8)通過轉(zhuǎn)動軸相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的定質(zhì)心全向被動搖臂輪式移動機器人，其特征在于:所述外輪(7 )與所述內(nèi)輪(8 )大小形狀都相同，所述四個外輪(7 )都是獨立驅(qū)動。
【文檔編號】B25J5/00GK104002291SQ201410224115
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權日:2014年5月26日
【發(fā)明者】華凌云, 劉吉成, 江盼閣, 李斌, 劉樹林, 周曉君, 崔建祥 申請人:上海大學