專利名稱：一種履腿結(jié)合地面機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別涉及一種履腿結(jié)合地面機(jī)器人。
背景技術(shù)：
地面移動(dòng)機(jī)器人是上一世紀(jì)90年代提出的一種新型的機(jī)器人，由于其在軍事偵察、反恐防暴、防核化及污染等危險(xiǎn)與惡劣環(huán)境作業(yè)中廣闊的應(yīng)用前景，使其迅速成為一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。 而地面移動(dòng)機(jī)器人的越障能力是移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)之一，如何提高機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境的越障能力，是人們追求的目標(biāo)。盡管增加機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能，可以提高越障能力，但同時(shí)增加重量和體積，因此不符合地面移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求。 目前，地面移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)主要包括六履帶結(jié)構(gòu)、腿足式結(jié)構(gòu)及足式結(jié)構(gòu)。其中，六履帶結(jié)構(gòu)的地面移動(dòng)機(jī)器人是目前較為普遍的結(jié)構(gòu)形式，它通過改變履帶角度適應(yīng)地面形狀，雖然具有較強(qiáng)的越障能力，可以對付一般的障礙物，但是在對付建筑垃圾、地震廢墟、災(zāi)難煤礦廢墟等復(fù)雜障礙，仍有不足之處，難以越過。腿足式地面移動(dòng)機(jī)器人，具有優(yōu)于履帶機(jī)器人的越障能力，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，效率低，控制復(fù)雜，具有難以實(shí)用化的缺點(diǎn)。足式地面移動(dòng)機(jī)器人類似變形金剛，其存在機(jī)構(gòu)冗余太多，當(dāng)一套運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，其他運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)閑置無用，相當(dāng)于增加了機(jī)器人重量與體積，因此存在速度慢的缺點(diǎn)，由于受到技術(shù)水平的限制，目前還不實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種既解決爬坡越障難的問題又減少了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性的履腿結(jié)合地面移動(dòng)機(jī)器人。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明實(shí)施例采取的技術(shù)方案是一種履腿結(jié)合地面機(jī)器人，包括多履帶車體，所述車體單側(cè)各設(shè)有兩個(gè)車輪，所述車體的端部設(shè)有橫臂，所述橫臂的端部分別設(shè)有擺臂輪，所述車體端部的擺臂輪與其相配的電機(jī)連接，所述多條履帶分別套接在擺臂輪與車輪之間以及兩車輪之間，所述車體端部的橫臂上設(shè)有支桿，所述支桿形成地面移動(dòng)機(jī)器人的足腿，所述支桿與距離支桿最近的電機(jī)相連。 具體的，所述車體為六履帶車體，所述橫臂分別設(shè)置在車體的前、后端，所述車體前端及后端的擺臂輪分別與各自的電機(jī)連接；所述車體的單側(cè)各設(shè)有三組履帶，三組履帶分別是套接在所述車體前端的擺臂輪與所述車輪之間、所述兩車輪之間以及所述車體后端的車輪與擺臂輪之間；所述車體前、后端的橫臂上分別設(shè)有支桿，所述車體前端及后端的支桿分別形成地面移動(dòng)機(jī)器人的前、后足腿，所述支桿通過銷栓與距離支桿最近的電機(jī)相連。
本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在多履帶的基礎(chǔ)上增加了足腿結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明同時(shí)具有多履帶和腿足式的優(yōu)點(diǎn)，解決爬坡越障難的問題；本發(fā)明利用了多履帶結(jié)構(gòu)，增加由支桿構(gòu)成的足腿，比標(biāo)準(zhǔn)腿結(jié)構(gòu)簡單的多，爬行動(dòng)作簡單，機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，因此有效的減少了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述履腿結(jié)合地面移動(dòng)機(jī)器人的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中所述履腿結(jié)合地面移動(dòng)機(jī)器人的足腿放下時(shí)的A向視圖； 圖2a是圖1中所述履腿結(jié)合地面移動(dòng)機(jī)器人收起足腿時(shí)的立體圖； 圖3-圖10是圖1中所述機(jī)器人爬行過程的示意圖，分別為初始狀態(tài)、抬前腿、落
前腿、抬起車體、車體前移、車體落下、收后腿及恢復(fù)初始狀態(tài)。 圖中1支桿，1. 1前腿，1. 2后腿，2電機(jī)，3履帶，4擺臂輪，5車輪，6車體，7橫臂。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
如圖l-2所示，一種履腿結(jié)合地面機(jī)器人，包括六履帶型車體6。本例中，采用六履帶型車體，具體實(shí)施時(shí)，還可以選用二履帶車體或二履帶以上車體只要履帶的數(shù)量為偶數(shù)
即可，同時(shí)要相應(yīng)的設(shè)置橫臂、擺臂輪及支桿。 如圖1-2所示，車體6單側(cè)各設(shè)有兩個(gè)車輪5，車體6的前、后端分別設(shè)有橫臂7。橫臂7的端部分別設(shè)有擺臂輪4。車體6前端及后端的擺臂輪4分別與其相配的電機(jī)2連接。車體6的單側(cè)各設(shè)有三組履帶3。三組履帶3分別是套接在車體6前端的擺臂輪4與車輪5之間、兩車輪5之間以及車體6后端的車輪5與擺臂輪4之間。車體6前后端的橫臂7上分別設(shè)有兩平行的支桿1。車體6前端及后端中成對的支桿形成了地面移動(dòng)機(jī)器人的支桿1。支桿1通過銷栓與距離支桿1最近的電機(jī)2相連。 由于四足即前、后兩組支桿利用了原來的六履帶結(jié)構(gòu)已有的自由度與長度，因而，只需要在車體6前后端的擺臂輪4處增加兩個(gè)固定在橫臂7上的電機(jī)2，再將兩組足腿通過銷栓與電機(jī)2進(jìn)行鏈接，由電機(jī)2帶動(dòng)足腿即兩平行支桿1進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，就形成簡單的四足爬行機(jī)構(gòu)。故本發(fā)明充分了利用原有的結(jié)構(gòu)，在不大幅度增加體積重量與復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上，通過簡單增加幾個(gè)小結(jié)構(gòu)，就行形成一種新的運(yùn)動(dòng)方式，解決了現(xiàn)有地面移動(dòng)機(jī)器人爬坡越障難的問題、同時(shí)還簡化了結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)形成的運(yùn)動(dòng)方案為六履帶-四足式結(jié)構(gòu)，包括履帶式運(yùn)動(dòng)和腿足關(guān)節(jié)式運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)形式。履帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以調(diào)節(jié)履帶與地面的角度。如平地展開前后履帶，利于越溝，減小對地壓強(qiáng)。有臺、坡時(shí)，抬起前履帶，進(jìn)行爬坡，且前、后足腿1用于支撐。下坡時(shí)可以下壓前橫臂使前腿1. 1伸出，支撐地面并減小沖擊。先擺下足腿，使其著地，再逐漸將腿伸直或彎曲，使得車體6部分得到緩慢落地下坡。 如圖2a所示，本發(fā)明平時(shí)足腿收回，以六履帶方式運(yùn)動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)六履帶方式不能越過的障礙時(shí)，伸出足腿，以爬行方式越障，如圖3所示的本發(fā)明初始狀態(tài)。當(dāng)有比較大的障礙，例如廢墟堆，六履帶方式難以越過，可以伸出四個(gè)支桿，采用四條支桿爬行的方式移動(dòng)，可以越過崎嶇的地區(qū)，爬上較高的臺階。如圖3-10是本發(fā)明的爬行過程，分別經(jīng)過初始狀態(tài)(參見圖3)-抬前腿1. 1 (參見圖4)-落前腿1. 1 (參見圖5)-抬起車體6 (參見圖6)-車體6前移(參見圖7)-車體6落下(參見圖8)-收后腿1.2(參見圖9)至恢復(fù)初始狀態(tài)(參見圖10)。 本發(fā)明，增加的四支桿充分利用了六履帶的原有的自由度、長度與結(jié)構(gòu)，通過增加簡單的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的爬行功能；增加的四支桿與六履帶的原有車體形成了對稱的簡單多自由度爬行機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)式爬行動(dòng)作，而機(jī)構(gòu)比較簡單，實(shí)用性強(qiáng)；增加的四支桿平時(shí)可以收回，不影響六履帶的原有車體運(yùn)動(dòng)，四支桿爬行運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以越過十分復(fù)雜的障礙，只要前、后支桿夠得著的地方，就可以爬上去；四支桿爬行運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)作序列是固定循環(huán)的，控制十分簡單，比獨(dú)立四足運(yùn)動(dòng)控制的傳感、控制簡單很多。 本發(fā)明所述車體具有六履帶的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，有大障礙時(shí)可以采用爬行方式運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)了越障能力，平時(shí)四個(gè)支桿通過電機(jī)帶動(dòng)收回，折疊在前、后臂內(nèi)側(cè)，以六履帶運(yùn)動(dòng)，有過不去的障礙時(shí)，再爬行。此方案同時(shí)具有多履帶和腿足式的優(yōu)點(diǎn)，利用了多履帶結(jié)構(gòu)，增加四個(gè)支桿，比標(biāo)準(zhǔn)腿式結(jié)構(gòu)簡單的多，爬行動(dòng)作簡單，機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)。 以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種履腿結(jié)合地面機(jī)器人，包括多履帶車體，其特征在于所述車體單側(cè)各設(shè)有兩個(gè)車輪，所述車體的端部設(shè)有橫臂，所述橫臂的端部分別設(shè)有擺臂輪，所述車體端部的擺臂輪與其相配的電機(jī)連接，所述多條履帶分別套接在擺臂輪與車輪之間以及兩車輪之間，所述車體端部的橫臂上設(shè)有支桿，所述支桿形成地面移動(dòng)機(jī)器人的足腿，所述支桿與距離支桿最近的電機(jī)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種履腿結(jié)合地面機(jī)器人，其特征在于所述車體為六履帶 車體，所述橫臂分別設(shè)置在車體的前、后端，所述車體前端及后端的擺臂輪分別與各自的電 機(jī)連接；所述車體的單側(cè)各設(shè)有三組履帶，三組履帶分別是套接在所述車體前端的擺臂輪 與所述車輪之間、所述兩車輪之間以及所述車體后端的車輪與擺臂輪之間；所述車體前、后 端的橫臂上分別設(shè)有支桿，所述車體前端及后端的支桿分別形成地面移動(dòng)機(jī)器人的前、后 足腿，所述支桿通過銷栓與距離支桿最近的電機(jī)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種履腿結(jié)合地面機(jī)器人，包括多履帶車體，所述車體單側(cè)各設(shè)有兩個(gè)車輪，所述車體的端部設(shè)有橫臂，所述橫臂的端部分別設(shè)有擺臂輪，所述車體端部的擺臂輪與其相配的電機(jī)連接，所述多條履帶分別套接在擺臂輪與車輪之間以及兩車輪之間，所述車體端部的橫臂上設(shè)有支桿，所述支桿形成地面移動(dòng)機(jī)器人的足腿，所述支桿與距離支桿最近的電機(jī)相連。由于本發(fā)明所述機(jī)器人平時(shí)足腿收回，貼在前后橫臂內(nèi)側(cè)，機(jī)器人以履帶方式運(yùn)動(dòng)，碰到履帶難以翻越的障礙，可以伸出足腿，以爬行方式運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)了爬坡能力；本發(fā)明利用了多履帶結(jié)構(gòu)，增加由支桿構(gòu)成的足腿，相比標(biāo)準(zhǔn)腿結(jié)構(gòu)簡單的多，且爬行動(dòng)作簡單、機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，因此有效的減少了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
文檔編號B62D57/028GK101716961SQ20091023744
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者徐坤, 高學(xué)山, 高峻峣 申請人:北京理工大學(xué)