本發(fā)明涉及一種移動機器人，特別是涉及一種可依照服役環(huán)境被動變換輪腿以實現(xiàn)有效越障功能的移動機器人。

背景技術(shù)：

近幾年，移動機器人發(fā)展迅速，已在搶險救災(zāi)、軍事偵察攻擊、航天航空探索、水下地下管道檢測及民生服務(wù)等未知復(fù)雜環(huán)境中廣泛應(yīng)用。然而，已有移動機器人輪腿結(jié)構(gòu)固定，大多提供單一運行模式，無法適應(yīng)多變的服役環(huán)境。已有移動機器人以輪式和腿式為主，其中，輪式移動機器人結(jié)構(gòu)簡單、控制容易，但其多工作于平緩地面環(huán)境，越障能力差；腿式移動機器人可更好地適應(yīng)復(fù)雜地形，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以控制，無法大規(guī)模推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點，提供一種通過被動變換輪腿裝置，改變自身輪腿形態(tài)，被動適應(yīng)服役環(huán)境，兼具高速移動性能和有效越障能力的被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的一種被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人，包括機身軀干，所述的機身軀干包括矩形機盒，在所述的矩形機盒的后壁固定有三角尾部，所述的三角尾部關(guān)于矩形機盒的橫向中軸面對稱并且在機器人重力的作用下與地面接觸，在所述的矩形機盒的左右兩側(cè)中間分別開有一個電機固定凹槽，在所述的矩形機盒上開有電纜通孔，在所述的矩形機盒左右兩側(cè)分別設(shè)置有一個被動變換輪腿裝置，兩個所述的被動變換輪腿裝置關(guān)于矩形機盒的橫向中軸面對稱設(shè)置，每一個所述被動變換輪腿裝置包括內(nèi)輪輻、設(shè)置在所述的內(nèi)輪輻外側(cè)的外輪輻以及安裝在電機固定凹槽內(nèi)的行進電機，所述的行進電機的電源及控制電纜通過電纜通孔引出,所述的內(nèi)輪輻、外輪輻以及行進電機的輸出軸同軸線設(shè)置，沿同一圓周方向均勻間隔設(shè)置的三根輪輻內(nèi)主軸的一端分別固定在內(nèi)輪輻上，沿同一圓周方向均勻間隔設(shè)置的三根輪輻外主軸的一端分別固定在外輪輻上，所述的行進電機的輸出軸與內(nèi)輪輻的中間固定相連并且與所述的外輪輻轉(zhuǎn)動相連，在每一根輪輻外主軸的另一端和輪輻內(nèi)主軸的另一端之間分別設(shè)置有一個傳動組，三個傳動組的結(jié)構(gòu)相同，每一個所述的傳動組包括一端與一根輪輻外主軸的另一端通過第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動相連的圓弧輪緣，在所述的輪輻內(nèi)主軸的另一端開有限位缺口，連桿的一端通過第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接在所述的與輪輻內(nèi)主軸的限位缺口內(nèi)，圓弧輪緣側(cè)面轉(zhuǎn)動支柱的一端固定在距離第一轉(zhuǎn)軸的三分之一的圓弧輪緣處，并且圓弧輪緣側(cè)面轉(zhuǎn)動支柱的另一端與連桿的另一端轉(zhuǎn)動連接，所述的第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸和圓弧輪緣側(cè)面轉(zhuǎn)動支柱的軸線均與電機軸線平行設(shè)置，同一側(cè)的三個傳動組中的三個圓弧輪緣在閉合時形成一個圓形。

采用本發(fā)明裝置的有益效果是：機器人通過被動變換輪腿裝置，改變自身輪腿形態(tài)，被動適應(yīng)服役環(huán)境，兼具高速移動性能和有效越障能力，控制方便，可完成未知復(fù)雜環(huán)境下的偵查、救援等任務(wù)。

附圖說明

圖1-1是本發(fā)明的一種被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人的輪式工作狀態(tài)示意圖；

圖1-2是本發(fā)明的一種被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人的輪腿式工作狀態(tài)示意圖；

圖2是圖1-1所示的機器人的機身軀干示意圖；

圖3-1是圖1-1所示的機器人被動變換輪腿裝置示意圖；

圖3-2是圖3-1所示的機器人被動變換輪腿裝置的側(cè)視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細(xì)說明。

如圖1-1、1-2、2所示，本發(fā)明的一種被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人，包括機身軀干1，所述的機身軀干1包括矩形機盒3，在所述的矩形機盒3的后壁固定有三角尾部4，所述的三角尾部4關(guān)于矩形機盒3的橫向中軸面a對稱并且在機器人重力的作用下與地面接觸。在所述的矩形機盒3的左右兩側(cè)中間分別開有一個電機固定凹槽5，在所述的矩形機盒3上開有電纜通孔6。在所述的矩形機盒左右兩側(cè)分別設(shè)置有一個被動變換輪腿裝置2，兩個所述的被動變換輪腿裝置2關(guān)于矩形機盒3的橫向中軸面a對稱設(shè)置。

如圖3-1、3-2所示，每一個所述被動變換輪腿裝置2包括內(nèi)輪輻8、設(shè)置在所述的內(nèi)輪輻外側(cè)的外輪輻9以及安裝在電機固定凹槽5內(nèi)的行進電機7，所述的行進電機7的電源及控制電纜通過電纜通孔6引出，所述的內(nèi)輪輻8、外輪輻9以及行進電機7的輸出軸同軸線設(shè)置，沿同一圓周方向均勻間隔設(shè)置的三根輪輻內(nèi)主軸10的一端分別固定在內(nèi)輪輻8上，沿同一圓周方向均勻間隔設(shè)置的三根輪輻外主軸11的一端分別固定在外輪輻9上，所述的行進電機7的輸出軸與內(nèi)輪輻8的中間固定相連并且與所述的外輪輻9轉(zhuǎn)動相連，在每一根輪輻外主軸11的另一端和輪輻內(nèi)主軸10的另一端之間分別設(shè)置有一個傳動組，如圖分別為第一傳動組12、第二傳動組13和第三傳動組14，三個傳動組的結(jié)構(gòu)相同，每一個所述的傳動組包括一端與一根輪輻外主軸11的另一端通過第一轉(zhuǎn)軸17轉(zhuǎn)動相連的圓弧輪緣15，在所述的輪輻內(nèi)主軸10的另一端開有限位缺口16，連桿18的一端通過第二轉(zhuǎn)軸19轉(zhuǎn)動連接在所述的與輪輻內(nèi)主軸10的限位缺口16內(nèi)，由輪輻內(nèi)主軸的限位缺口16限制轉(zhuǎn)動位置，圓弧輪緣側(cè)面轉(zhuǎn)動支柱20的一端固定在距離第一轉(zhuǎn)軸17的三分之一的圓弧輪緣15處，并且圓弧輪緣側(cè)面轉(zhuǎn)動支柱20的另一端與連桿18的另一端轉(zhuǎn)動連接。所述的第一轉(zhuǎn)軸17、第二轉(zhuǎn)軸19和圓弧輪緣側(cè)面轉(zhuǎn)動支柱20的軸線均與電機軸線平行設(shè)置，同一側(cè)的三個傳動組中的三個圓弧輪緣15在閉合時形成一個圓形。

如附圖所示，圖1-1為機器人輪式狀態(tài)，圖1-2為機器人輪腿式狀態(tài)。圖2中矩形機盒3用于定位、支撐行進電機，三角尾部4與雙輪形成三點觸地，保證機器人的穩(wěn)定性。圖3中被動變換輪腿裝置2用于實現(xiàn)機器人基本運動。在平緩地面情況下，機器人行進時，所述被動變換輪腿裝置2中圓弧輪緣15所受阻力較小，行進電機7所需提供的驅(qū)動力小于機器人自身重力，無法改變所述輪輻內(nèi)主軸10與連桿18的相對位置，所述圓弧輪緣15閉合，機器人處于輪式工作狀態(tài)。在此狀態(tài)下，本發(fā)明的被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人可快速移動。當(dāng)機器人遇到障礙無法行進時，所述被動變換輪腿裝置2中圓弧輪緣15所受阻力逐漸增大，致使行進電機7提升其驅(qū)動力以應(yīng)對圓弧輪緣15所受阻力，當(dāng)該驅(qū)動力增大至足以克服機器人自身重力時，所述行進電機7驅(qū)動輪輻內(nèi)主軸10，以增大輪輻內(nèi)主軸10與連桿18間夾角，增大輪腿半徑。與此同時，在連桿18的帶動下，圓弧輪緣15相對輪輻外主軸11轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輪緣擴張。本發(fā)明的被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人處于輪腿式工作狀態(tài)，由于機器人輪腿半徑及輪緣得到有效增長，機器人具有更好的越障性能。機器人運動過程中，地面環(huán)境不斷變化，所述行進電機7提供的驅(qū)動力隨之變化，所述圓弧輪緣15擴張尺度不斷變化，機器人輪腿狀態(tài)不斷變化，可被動適應(yīng)工作環(huán)境。通過所述被動變換輪腿裝置2，所述行進電機7隨環(huán)境變化增減驅(qū)動力，以完成輪腿直徑與形態(tài)的不斷改變，使得本發(fā)明專利中的被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人被動適應(yīng)環(huán)境，實現(xiàn)快速移動和有效越障。

本發(fā)明的一種被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人可根據(jù)地面環(huán)境，調(diào)節(jié)電機輸出驅(qū)動力的大小，通過被動變換輪腿裝置，改變輪腿狀態(tài)，適應(yīng)工作環(huán)境，具備快速移動和有效越障的能力。除此之外，本發(fā)明的一種被動適應(yīng)服役環(huán)境的變換輪腿式移動機器人控制方便，可滿足未知復(fù)雜環(huán)境下偵查、救援等任務(wù)對移動機器人的性能需求。

以上對本發(fā)明的描述僅僅是示意性的，而不是限制性的，所以，本發(fā)明的實施方式并不局限于上述的具體實施方式。如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護范圍的情況下，做出其他變化或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。