CN100377954C - 姿态自适应调整移动机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种姿态自动调整移动机器人。在机器人的前后侧使用两个等边三角形分布的三辐条，每个辐条上安装一个车轮，即构成一个六轮的移动机构。在通常情形下，四个车轮保持与星体表面的接触。机器人本体重心低于回转轴的轴心，前后两轮辐相对于本体都可以自由回转，保证在崎岖不平的道路上行驶时，能够自动适应道路状况的变化，不会造成某个或某几个车轮的悬空，从而获得可靠的运动驱动。在未知环境中行驶发生倾侧或翻滚等意外时，有两个方法保证机器人本体的姿态。一是由于其重心位于回转轴的轴心下，在重力作用下，能够自主恢复到本体的初始状态；二是，自由回转的三辐条式机构，无论发生怎样的翻转，都可以保持前后各两个车轮与星体表面的接触。

Description

姿态自适应调整移动机器人
技术领域
本发明为一种多功能移动机器人，能够适应多种复杂地面环境的运行。由于其独特的机构，使得该机器人同样适用于星体环境，即能够在行星及其卫星的特殊环境中，实现可靠移动，自主地适应障碍环境，产生姿态调整。
背景技术
现有的移动机器人，不仅存在结构复杂，驱动困难，有效载荷少，容易发生故障等问题，在未知的崎岖环境下还容易造成倾覆，难以自主复位，需要根据环境感知信息完全采用主动控制方式，增加了大量的复位机构，且无法保证实时复位。
本发明自动姿态调整移动机器人的意义在于：在机器人的前后侧使用两个大轮径的等边三角形分布的三轮辐式车轮，每个轮辐上安装一个车轮，即构成一个六轮的移动机构，在通常情形下，四个车轮保持与星体表面的接触。机器人本体重心偏低于轮辐回转中心，前后两轮辐式车轮相对于本体都可以自由回转，保证在崎岖不平的道路上行使时，能够自动适应道路状况的变化，不会造成某个或某几个车轮的悬空，从而获得可靠的运动驱动。在未知环境中行驶发生倾侧或翻滚等意外时，有两个方法保证机器人本体的姿态。一是由于其本体中心位于轮辐中心线下，在重力的作用下，能够自主恢复到本体的初始状态；二是，自由回转的三轮辐式机构，无论发生怎样的翻转，都可以自适应地保持前后各两个车轮与星体表面的接触。
发明内容
本发明的目的就是提供一种适应包括地球、月球，以及其他行星在内的各种星体表面环境使用的移动机器人系统，在各种星体表面条件下，该机器人都能够通过自动地适应环境条件，可靠地运动。
一种姿态自适应调整移动机器人结构，本体上有回转中心轴，中心轴两端各安装一绕中心轴自由回转的轮辐，其特征在于，每个轮辐上包括有等角度分布的三根辐条，辐条末端安装可自由回转的车轮，本体重心低于回转轴的轴心。
回转中心轴两侧均安装减速电机，通过驱动固结于轮辐上的齿轮，带动轮辐转动。
所述的车轮为球形车轮。
这是一种采用轮辐式车轮的星体表面移动机器人系统，在其前后轮辐的末端安装由电机驱动的车轮。在通常情形下，每侧各有一个车轮处于悬空位置，另外的四个轮子则与星体表面接触。轮辐回转轴与轮辐之间可以自由转动，也可以由安装在回转轴上的减速电机驱动，实现受控状态下的主动旋转。同时，装置电磁制动器，在特定情形下，对减速电机制动，保持轮辐与本体之间的固结关系。在回转轴与星体表面之间的空间内，安装本体的底板，其上可布置视觉、红外、超声、陀螺仪等传感器，驱动、控制电路，电源、太阳能电池板，以及钻探装备、取样和成分分析仪器等。
由辐条和车轮构成轮辐；三个车轮分别安装在三个圆周上等角度分布的轮辐上，即轮辐之间的夹角均为120°。其中四个车轮总是与星体表面接触，提供前进或倒退的驱动力，每个车轮由一组驱动控制电路控制各自的驱动电机，通过分配相应的驱动力，使得机器人完成前进、后退或转弯等协同的动作。
本体安装于轮辐中心轴下方与星体表面之间的空间，由于本体上安装有大量的装备和仪器电路等，其重心低于轮辐中心轴的回转中心，由于本体相对于轮辐可自由回转，则本体的姿态可以在重力作用下自由调整，并总是保持在低于中心轴的回转中心。
在前后四车轮不处于同一平面内时，可自由回转的轮辐则可使车轮自动适应星体表面的变化，保持每个车轮持续与星体表面可靠接触。
本发明的系统充分运用被动自适应原理，具有结构紧凑、简单，控制容易实现，自适应能力强，适用面宽，安全可靠等优点。
附图说明
图1为本发明结构主视图；
图2为本发明结构左视图。
具体实施方式
实施例：
参见图1、图2，轴承1承担自由回转运动，小齿轮2由减速电机3带动，驱动与轮辐上的辐条7一体化的大齿轮9旋转，减速电机3与电磁制动器4一体安装，其底座安装于元件5回转中心轴上，回转中心轴5上安装重心低于其轴心的机器人本体6，在本体6上可设置多层底板，安装主控、底层控制、电源、传感器等，辐条7为120°分布，其一端为回转中心轴5，另一端为由直流电机并减速驱动的球形车轮8。

Claims (3)

1.一种姿态自适应调整移动机器人，本体上有回转中心轴，回转中心轴两端各安装一绕回转中心轴自由回转的轮辐，其特征在于，每个轮辐上包括有等角度分布的三根辐条，辐条末端安装可自由回转的车轮，本体重心低于回转中心轴的轴心，每个车轮由一组驱动控制电路控制各自的驱动电机，通过分配相应的驱动力，使得机器人完成前进、后退或转弯等协同的动作。
2.根据权利要求1所述的姿态自适应调整移动机器人，其特征在于回转中心轴两侧均安装减速电机，通过驱动固结于轮辐上的齿轮，带动轮辐转动。
3.根据权利要求1所述的姿态自适应调整移动机器人，其特征在于所述的车轮为球形车轮。
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