一種輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，該平臺(tái)包括機(jī)體、支撐架、車輪和控制系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)體通過螺栓與其下方的支撐架剛性連接；所述支撐架的數(shù)量至少為3個(gè)，均勻安裝在機(jī)體的下表面，支撐架包括支撐架基座、移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元，所述支撐架基座上端與機(jī)體下表面相連，支撐架基座為空心柱體，移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元均位于支撐架基座內(nèi)部，支撐架基座、移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元三者的軸線相互平行，且與機(jī)體的平面垂直，所述移動(dòng)單元為與支撐架基座相配合的滑動(dòng)部件，支撐架基座與移動(dòng)單元構(gòu)成移動(dòng)副，移動(dòng)副依靠直線運(yùn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，移動(dòng)單元下端與對稱布置于移動(dòng)單元下方的車輪相連；所述車輪為電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。
【專利說明】一種輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)，具體為一種輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展大大推動(dòng)了機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在一些特殊環(huán)境下，機(jī)器人已經(jīng)成為不可或缺的設(shè)備。移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)作為移動(dòng)機(jī)器人最基本單元，用于搭載控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和機(jī)械手等部件抵達(dá)作業(yè)現(xiàn)場執(zhí)行具體的作業(yè)任務(wù)，其性能優(yōu)劣直接影響著機(jī)器人的整體性能。
[0003]輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)具有高速高效的優(yōu)點(diǎn)，但因其地形適應(yīng)性較差，應(yīng)用受到了一定的局限。為了提高移動(dòng)平臺(tái)在復(fù)雜地形上的通過性能，目前已開發(fā)了多種輪履、腿履、輪腿復(fù)合式移動(dòng)平臺(tái)。例如，《新型探測車復(fù)合式移動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析》(尚偉燕等，機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，第28卷第7期2009年7月)、《輪履復(fù)合式軍用地面探測車運(yùn)動(dòng)學(xué)建模及分析》(尚偉燕等，航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，第24卷第10期2009年10月)所涉及的輪履復(fù)合式移動(dòng)平臺(tái)；《腿履復(fù)合機(jī)器人自主越障分析與動(dòng)作規(guī)劃》(王偉東等，哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，第41卷第5期2009年5月)采用的腿履復(fù)合式移動(dòng)平臺(tái)；《翻滾型輪腿式移動(dòng)機(jī)器人》(劉方湖等，上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，第32卷第5期2001年10月)、專利文獻(xiàn)“一種輪腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)(CN 202098476U)”所涉及的輪腿復(fù)合式移動(dòng)平臺(tái)。
[0004]盡管現(xiàn)今已開發(fā)出多種性能相對優(yōu)越的機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)，但仍存在兩個(gè)關(guān)鍵問題亟待解決。其一，現(xiàn)有的具有高通過性能的移動(dòng)平臺(tái)(如復(fù)合式移動(dòng)平臺(tái))結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制繁瑣、效率低下。其二，現(xiàn)有的移動(dòng)平臺(tái)在通過復(fù)雜地形(如階梯路面)時(shí)很難保證機(jī)體平臺(tái)始終保持水平。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)。該平臺(tái)具有高通過性能且在行進(jìn)過程中機(jī)體可基本保持水平，能滿足野外復(fù)雜環(huán)境下工作的多種需求，可實(shí)現(xiàn)爬坡、越障、在非平整地形上平穩(wěn)前進(jìn)等功能。在實(shí)現(xiàn)所述功能要求的前提下，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、耗能較低等特點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，該平臺(tái)包括機(jī)體、支撐架、車輪和控制系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)體通過螺栓與其下方的支撐架剛性連接；
[0007]所述支撐架的數(shù)量至少為3個(gè)，均勻安裝在機(jī)體的下表面，支撐架包括支撐架基座、移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元，所述支撐架基座上端與機(jī)體下表面相連，支撐架基座為空心柱體，移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元均位于支撐架基座內(nèi)部，支撐架基座、移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元三者的軸線相互平行，且與機(jī)體的平面垂直，所述移動(dòng)單元為與支撐架基座相配合的滑動(dòng)部件，支撐架基座與移動(dòng)單元構(gòu)成移動(dòng)副，移動(dòng)副依靠直線運(yùn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，移動(dòng)單元下端與對稱布置于移動(dòng)單元下方的車輪相連；所述車輪為電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用直線運(yùn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)地形動(dòng)態(tài)調(diào)整車輪距地面的高度，克服了輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)地形適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，具有較強(qiáng)的通過性能，能滿足野外復(fù)雜環(huán)境下工作的多種需求，可實(shí)現(xiàn)爬坡、越障、在非平整地形下平穩(wěn)前進(jìn)等；采用多個(gè)支撐架，使每組車輪可獨(dú)立調(diào)整車輪距機(jī)體的高度，進(jìn)而使機(jī)體平臺(tái)在通過復(fù)雜地形(如階梯路面)時(shí)可基本保持水平。本實(shí)用新型采用輪式驅(qū)動(dòng)方式，具有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，耗能較低，可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)一種實(shí)施例的總體主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)一種實(shí)施例的總體左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)一種實(shí)施例的越障狀態(tài)示意圖；
[0012]圖中，1.機(jī)體、2.支撐架、3.車輪、21.支撐架基座、22.移動(dòng)單元、23.直線運(yùn)動(dòng)單
J Li ο

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型。實(shí)施例是以本實(shí)用新型所述技術(shù)方案為前提進(jìn)行的具體實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程。但本實(shí)用新型申請的權(quán)利要求保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例描述。
[0014]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)(以下簡稱平臺(tái)，參見圖1-3)包括機(jī)體1、支撐架2、車輪3和控制系統(tǒng)，其中，機(jī)體I通過螺栓與其下方的支撐架2實(shí)現(xiàn)剛性連接；
[0015]所述支撐架2的數(shù)量至少為3個(gè)，均勻安裝在機(jī)體I的下表面，支撐架2包括支撐架基座21、移動(dòng)單元22和直線運(yùn)動(dòng)單元23，所述支撐架基座21上端與機(jī)體I下表面相連，支撐架基座21為空心柱體，移動(dòng)單元22和直線運(yùn)動(dòng)單元23均位于支撐架基座21內(nèi)部，支撐架基座21、移動(dòng)單元22和直線運(yùn)動(dòng)單元23三者的軸線平行且與機(jī)體I的平面垂直，所述移動(dòng)單元22為與支撐架基座21相配合的滑動(dòng)部件，支撐架基座21與移動(dòng)單元22構(gòu)成移動(dòng)副，移動(dòng)副依靠直線運(yùn)動(dòng)單元23驅(qū)動(dòng)，移動(dòng)單元22下端與對稱布置于移動(dòng)單元22下方的車輪3相連，所述車輪3為電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。
[0016]本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征在于所述支撐架的數(shù)量3-8個(gè)，且均勻安裝在機(jī)體的下表面。
[0017]本實(shí)用新型輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的工作原理和過程是:當(dāng)平臺(tái)在平坦地形上行走時(shí)，調(diào)整各支撐架2，使機(jī)體I與地面平行。平臺(tái)通過安裝在其下方的車輪3實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退和差速轉(zhuǎn)彎。當(dāng)平臺(tái)在非平整地形上行走時(shí)，在控制系統(tǒng)的控制下，實(shí)時(shí)調(diào)整各支撐架2，在保證平臺(tái)穩(wěn)定性的前提下使車輪3在遇到障礙時(shí)及時(shí)抬起，障礙過后及時(shí)落下(參見圖3)，以達(dá)到機(jī)體I以水平姿態(tài)高效通過崎嶇地形的目的。
[0018]本實(shí)用新型中支撐架2的數(shù)量與平臺(tái)的大小有關(guān)，通過支撐架2調(diào)整車輪3距機(jī)體I的高度，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜非結(jié)構(gòu)環(huán)境中平臺(tái)的高效行走；車輪3為主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，每兩個(gè)車輪為一組，固定于移動(dòng)單元22的下端，車輪3依靠其內(nèi)置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可拖動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)。本實(shí)用新型中通過控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整各支撐架2，從而保證機(jī)體I始終處于水平，其中控制系統(tǒng)適用于現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)用新型中的直線運(yùn)動(dòng)單元23可采用滾珠絲杠、皮帶傳動(dòng)、皮帶驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)等形式，且直線運(yùn)動(dòng)單元23的類型適用于現(xiàn)有技術(shù)。
[0019]需要補(bǔ)充說明的是，本實(shí)用新型所述的“前、后；左、右；上、下”等方位詞是為了描述清楚，只具有相對意義。一般情況下，以平臺(tái)向前行進(jìn)的方向?yàn)榍埃⒆鳛槠渌轿辉~的基準(zhǔn)。
[0020]實(shí)施例1
[0021]本實(shí)施例中支撐架2的數(shù)量為3個(gè)，直線運(yùn)動(dòng)單元23采用滾珠絲杠型直線運(yùn)動(dòng)單元，支撐架基座21為空心圓柱體，內(nèi)部為空腔，直線運(yùn)動(dòng)單元23安裝在支撐架基座21的空腔內(nèi)，移動(dòng)單元22為與支撐架基座21相配合的滑動(dòng)部件，支撐架基座21與移動(dòng)單元22構(gòu)成移動(dòng)副，支撐架基座21、移動(dòng)單元22和直線運(yùn)動(dòng)單元23三者的軸線平行且與機(jī)體I的平面垂直。移動(dòng)副依靠直線運(yùn)動(dòng)單元23驅(qū)動(dòng)，每個(gè)移動(dòng)單元22下端對稱布置于2個(gè)車輪3，車輪3為電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。
[0022]實(shí)施例2
[0023]本實(shí)施例中支撐架2的數(shù)量為5個(gè)，直線運(yùn)動(dòng)單元23采用皮帶驅(qū)動(dòng)型直線運(yùn)動(dòng)單元，支撐架基座21為空心正四棱柱體，內(nèi)部為空腔，直線運(yùn)動(dòng)單元23安裝在支撐架基座21的空腔內(nèi)，移動(dòng)單元22為與支撐架基座21相配合的滑動(dòng)部件，支撐架基座21與移動(dòng)單元22構(gòu)成移動(dòng)副，支撐架基座21、移動(dòng)單元22和直線運(yùn)動(dòng)單元23三者的軸線平行且與機(jī)體I的平面垂直。移動(dòng)副依靠直線運(yùn)動(dòng)單元23驅(qū)動(dòng)，每個(gè)移動(dòng)單元22下端對稱布置于2個(gè)車輪3。車輪3為主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，并依靠其內(nèi)置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可拖動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的前進(jìn)、后退和差速轉(zhuǎn)彎。
[0024]實(shí)施例3
[0025]本實(shí)施例中支撐架2的數(shù)量為8個(gè)，直線運(yùn)動(dòng)單元23采用氣動(dòng)型直線運(yùn)動(dòng)單元，支撐架基座21為空心棱柱體，內(nèi)部為空腔，直線運(yùn)動(dòng)單元23安裝在支撐架基座21的空腔內(nèi)，移動(dòng)單元22為與支撐架基座21相配合的滑動(dòng)部件，支撐架基座21與移動(dòng)單元22構(gòu)成移動(dòng)副，支撐架基座21、移動(dòng)單元22和直線運(yùn)動(dòng)單元23三者的軸線平行且與機(jī)體I的平面垂直。移動(dòng)副依靠直線運(yùn)動(dòng)單元23驅(qū)動(dòng)，每個(gè)移動(dòng)單元22下端對稱布置于2個(gè)車輪3。車輪3具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)性，并依靠其內(nèi)置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可拖動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的前進(jìn)、后退和差速轉(zhuǎn)彎。當(dāng)平臺(tái)在非平整地形上行走時(shí)，在控制系統(tǒng)的控制下，實(shí)時(shí)調(diào)整各支撐架2，在保證平臺(tái)穩(wěn)定性的前提下使車輪3在遇到障礙時(shí)及時(shí)抬起，障礙過后及時(shí)落下(參見圖3)，以達(dá)到機(jī)體I以水平姿態(tài)高效通過崎嶇地形的目的。
[0026]本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，該平臺(tái)包括機(jī)體、支撐架、車輪和控制系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)體通過螺栓與其下方的支撐架剛性連接； 所述支撐架的數(shù)量至少為3個(gè)，均勻安裝在機(jī)體的下表面，支撐架包括支撐架基座、移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元，所述支撐架基座上端與機(jī)體下表面相連，支撐架基座為空心柱體，移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元均位于支撐架基座內(nèi)部，支撐架基座、移動(dòng)單元和直線運(yùn)動(dòng)單元三者的軸線相互平行，且與機(jī)體的平面垂直，所述移動(dòng)單元為與支撐架基座相配合的滑動(dòng)部件，支撐架基座與移動(dòng)單元構(gòu)成移動(dòng)副，移動(dòng)副依靠直線運(yùn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，移動(dòng)單元下端與對稱布置于移動(dòng)單元下方的車輪相連；所述車輪為電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，其特征在于所述支撐架的數(shù)量3-8個(gè)，且均勻安裝在機(jī)體的下表面。
【文檔編號】B62D57/02GK203996530SQ201420447649
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月9日
【發(fā)明者】張小俊, 李滿宏, 張建華, 孫凌宇, 張明路 申請人:河北工業(yè)大學(xué)