CN102107686B - 多功能变结构探测机器人 - Google Patents

多功能变结构探测机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN102107686B
CN102107686B CN 201110005849 CN201110005849A CN102107686B CN 102107686 B CN102107686 B CN 102107686B CN 201110005849 CN201110005849 CN 201110005849 CN 201110005849 A CN201110005849 A CN 201110005849A CN 102107686 B CN102107686 B CN 102107686B
Authority
CN
China
Prior art keywords
type
revolute pair
panels
robot
climbing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110005849
Other languages
English (en)
Other versions
CN102107686A (zh
Inventor
畅博彦
金国光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Polytechnic University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Polytechnic University filed Critical Tianjin Polytechnic University
Priority to CN 201110005849 priority Critical patent/CN102107686B/zh
Publication of CN102107686A publication Critical patent/CN102107686A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102107686B publication Critical patent/CN102107686B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及一种多功能变结构探测机器人,包括车身,其特征在于:所述车身上方设有空心机架,车身的下方均布设有车轮,空心机架的前后两端均设有变形组合构件;变形组合构件通过转动副R5连接四个爬行机构;所述每个爬行机构均连接有变形组合构件,所述变形组合构件连接可折叠动平台机构。综上所述本发明所具备的变结构和多功能特性使其可以很好的适应周围环境以及工况的变化,执行机构工作空间大,任务完成能力强,通过适当改进可应用于不同领域。另外本发明还具有结构简单、空间利用率高、变形方便易于控制等等优点。

Description

多功能变结构探测机器人
技术领域
[0001] 本发明属于探测设备技术领域,特别是涉及一种多功能变结构探测机器人。
背景技术
[0002] 随着机器人技术的不断发展,各式各样的探测车被广泛应用于太空探索、城市搜索救援、井下探测救援、路况探测以及排爆机器人等多个领域,可代替人类完成多种危险任务。由于探测车所执行任务的特殊性,其对环境和工况的变化要有很好的适应性。目前世界上的探测车大都是基于固定构件数目而研制出来的,具有固定的自由度,故在工作过程中其结构和功能不会发生变化,面对未知困难时(如执行机构的姿态或方位需要调整、地形突变、环境的恶劣变化以及运输空间有限等,特别是环境的恶劣变化甚至会彻底损坏完成任务所需的核心设备),此类探测车适应能力变差。目前已经开发出的探测车主要存在以下四个问题:(1)核心设备直接安装于探测车车身,不利于设备整体姿态和空间位置的调整, 工作空间有限,容易受到障碍物的限制;(2)对于安装在探测车上的重要设备,特别是大型设备,缺乏足够的保护措施;(3)目前已有探测车的行驶机构大多采用轮式结构,对复杂地貌的适应能力差,采用足式步行结构的探测车运动速度慢,控制比较复杂;(4)功能多样化与庞大体形之间的矛盾,例如,搜索救援机器人因体形过大而不能进入搜救现场,火星探测机器人的设计受限于发射或运载工具的空间几何尺寸。
发明内容
[0003] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、空间利用率高、功能更多、适应能力更强的多功能变结构探测机器人。
[0004] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0005] 一种多功能变结构探测机器人,包括车身,其特征在于:所述车身上方设有空心机架,车身的下方均布设有车轮,空心机架的前后两端均设有第一变形组合构件;第一变形组合构件通过第五转动副R5连接四个爬行机构;所述每个爬行机构均连接有第二变形组合构件,所述第二变形组合构件连接可折叠动平台机构;
[0006] 所述第一变形组合构件包括三号A型角板3a、三号A型连接板3b、三号A型三角板3c、三号中心板3d、三号B型三角板3(^、三号B型连接板31^和三号B型角板3a ^,所述三号中心板3d通过第一转动副Rl铰接于空心机架的端部,三号中心板3d的两侧通过第二和第十六转动副R2、R16分别连接三号A型三角板3c和三号B型三角板3(^,三号A型三角板3c和三号B型三角板3c丨的外侧分别通过第三和第十五转动副R3、R15连接三号A型连接板3b和三号B型连接板3b ’,三号A型连接板3b和三号B型连接板3b ’的外侧分别通过第四和第十四转动副R4、R14连接三号A型角板3a和三号B型角板3a ',角板的外侧通过第五转动副R5连接爬行机构4。
[0007] 所述第二变形组合构件5包括五号A型连接板5a、五号角板5b、五号B型连接板5c,五号A型连接板5a与五号角板5b通过第九转动副R9连接,五号角板5b与五号B型连接板5c通过第十转动副RlO连接,五号A型连接板5a通过第八转动副R8连接爬行机构4,五号B型连接板5c通过第^^一转动副Rll连接可折叠动平台机构6。
[0008] 本发明还可以采用如下技术措施:
[0009] 所述爬行机构4包括脚掌、小腿和大腿,脚掌与小腿通过第六转动副R6连接,所述小腿和大腿通过第七转动副R7连接。
[0010] 所述可折叠动平台机构6包括六号A型折板6a、六号中心板6b、六号B型折板6c,所述六号A型折板6a与六号中心板6b通过第十二转动副R12连接,六号B型折板6c与六号中心板6b通过第十三转动副R13连接,六号A型折板6a通过第11转动副连接第二变形组合构件5。
[0011] 本发明具有的优点和积极效果是:由于本发明采用上述技术方案具有以下优点:
[0012] I.通过机构自身结构的变化就可以实现多种功能,与传统机构相比,其机构利用 率更高、功能更多、适应能力更强,本发明探测机器人整体尺寸可通过机构的折叠或展开进行调节,具有良好的通过性。探测机器人各个功能之间的转变都是通过自身的结构特点和构件连接关系的变化来实现的,属于自重组自重构,不需要与外界进行交换,易于实现且机构利用率高。
[0013] 2.车身上安装的变形组合机构可对动平台上的执行设备进行整体的姿态调整和位置调整,使其拥有更大的工作空间和更强的任务完成能力,对执行设备整体进行姿态调整和位置调整,在增大其工作空间的同时,还有利于执行机构绕开障碍物,从而可以完成某些本不能完成的任务。
[0014] 3.可折叠动平台机构可对安装在动平台上的重要设备实施隔离保护。
[0015] 4.便于运输和储存:由于运载工具或储存工具的几何尺寸限制,特别是在航空航天领域,在运输过程中应尽可能的减小探测车的尺寸。本发明探测机器人转变为折叠保护机构时,不仅可以在运输过程中对安装在动平台上的重要设备实施隔离保护,而且此时机构所占空间面积最小,在实施保护功能的同时,还便于运输和储存。
[0016] 5.本发明兼有轮式行驶机构和足式爬行机构的优点,实现了优势互补,在较为平坦的路面上行进时,采用轮式行驶,具有稳定高速的优点;当路面崎岖或需要攀高、爬楼梯时,则采用爬行机构予以实现,二者之间的相互转换实现了两种移动方式的优势互补。
[0017] 6.通过探测机器人的宽窄变化、高低变化以及轮式和爬行机构的变换,可以有很多种变形方式。
[0018] 综上所述本发明所具备的变结构和多功能特性使其可以很好的适应周围环境以及工况的变化,执行机构工作空间大,任务完成能力强,通过适当改进可应用于不同领域。
附图说明
[0019] 图I是本发明的结构示意图;
[0020] 图2是本发明的平面展开状态结构示意图;
[0021] 图3是本发明的折叠保护状态结构示意图;
[0022] 图4是本发明的爬行移动状态结构示意图。
[0023] 图中:1.车身1-1.空心机架;2.车轮;3.第一变形组合构件3a.三号A型角板3b.三号A型连接板3c.三号A型三角板3d.三号中心板3c ’三号B型三角板3b ’三号B型连接板3a'三号B型角板;4.爬行机构4a.脚掌4b.小腿4c.大腿;5.第二变形组合构件5a.五号A型连接板5b.五号角板5c.五号B型连接板;6.可折叠动平台机构6a.六号A型折板6b.六号中心板6c.六号B型折板;Rl-R16为第一至第十六转动副。
具体实施方式
[0024] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
[0025] 请参阅图I至图4,一种多功能变结构探测机器人,包括车身1,所述车身I上方设有空心机架1-1,车身I的下方均布设有车轮2,空心机架1-1的前后两端均设有第一变形组合构件3 ;第一变形组合构件3通过第五转动副R5连接四个爬行机构4 ;所述每个爬行机构4均连接有第二变形组合构件5,所述第二变形组合构件5连接可折叠动平台机构6。
[0026] 所述第一变形组合构件3包括三号A型角板3a、三号A型连接板3b、三号A型三角板3c、三号中心板3d、三号B型三角板3(^、三号B型连接板31^和三号B型角板3a ^, 所述三号中心板3d通过第一转动副Rl铰接于空心机架的端部,三号中心板3d的两侧通过第二和第十六转动副R2、R16分别连接三号A型三角板3c和三号B型三角板3(^,三号A型三角板3c和三号B型三角板3c丨的外侧分别通过第三和第十五转动副R3、R15连接三号A型连接板3b和三号B型连接板3b ’,三号A型连接板3b和三号B型连接板3b ’的外侧分别通过第四和第十四转动副R4、R14连接三号A型角板3a和三号B型角板3a ',角板的外侧通过第五转动副R5连接爬行机构4。
[0027] 所述爬行机构4包括脚掌、小腿和大腿,脚掌与小腿通过第六转动副R6连接,所述小腿和大腿通过第七转动副R7连接。
[0028] 所述第二变形组合构件5包括五号A型连接板5a、五号角板5b、五号B型连接板5c,五号A型连接板5a与五号角板5b通过第九转动副R9连接,五号角板5b与五号B型连接板5c通过第十转动副RlO连接,五号A型连接板5a通过第八转动副R8连接爬行机构4,五号B型连接板5c通过第^^一转动副Rll连接可折叠动平台机构6。
[0029] 所述可折叠动平台机构6包括六号A型折板6a、六号中心板6b、六号B型折板6c,所述六号A型折板6a与六号中心板6b通过第十二转动副R12连接,六号B型折板6c与六号中心板6b通过第十三转动副R13连接,六号A型折板6a通过第11转动副连接第二变形组合构件5。
[0030] 上述结构中,第一转动副R1、第四转动副R4、第五转动副R5、第六转动副R6的转动轴线始终相交于一点,第八转动副R8、第九转动副R9、第十转动副R10、第十一转动副Rll的转动轴线始终相交于一点。
[0031] 本发明可通过一系列机构的变化,具有平台导向功能(如图I所示)、折叠保护功能(如图3所示)、轮式移动功能(如图I和图3所示)和爬行移动功能(如图4所示),并对应完成各个功能阶段的任务目标。探测机器人通常处于平台导向功能和轮式移动功能状态,面临未知困难时(如地形突变、环境的恶劣变化以及运输空间有限等),可通过自身结构变化实现折叠保护功能或爬行移动功能,具体实施过程如下:
[0032] 平台导向功能向折叠保护功能转化:在图I所示具有平台导向功能的结构基础上,首先通过爬行机构的折叠,使动平台的六号中心板6b与空心机架1-1重叠并固联为一体,形成本发明的平面展开状态(如图2所示)。在平面展开状态下,将六号A型折板6a、六号B型折板6c分别向上翻转90°,然后将六号A型折板6a、六号B型折板6c两侧的爬行机构以及三号A型角板3a、五号A型连接板5a、五号角板5b作为一个整体向内翻转90°,形成保护腔。保护腔的两端通过第一变形组合构件3与第二变形组合构件5的折叠形成如图3所示的密封结构,使得本发明具有保护功能。
[0033] 平台导向功能向爬行移动功能转化:在图I所示具有平台导向功能的结构基础上,首先通过爬行机构的折叠,使动平台的六号中心板6b与空心机架1-1重叠并固联为一体,形成本发明的平面展开状态(如图2所示)。在平面展开状态下,断开每个爬行机构4与第一变形组合构件3之间的第五转动副R5,并将爬行机构4沿地面方向伸展,从而支撑起整个车身和动平台,此时,该结构与一般爬行动物结构组成相似,具有实际的研究意义和应用价值。
[0034] 综上所述本发明所具备的变结构和多功能特性使其可以很好的适应周围环境以及工况的变化,执行机构工作空间大,任务完成能力强,通过适当改进可应用于不同领域。另外本发明还具有结构简单、空间利用率高、变形方便易于控制等优点。
[0035] 以上所述仅为本发明的较佳施例,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰,均落入本发明的技术范围。

Claims (3)

1. 一种多功能变结构探测机器人,包括车身(I),其特征在于:所述车身(I)上方设有空心机架(1-1 ),车身(I)的下方均布设有车轮(2),空心机架(1-1)的前后两端均设有第一变形组合构件(3),第一变形组合构件(3)包括三号A型角板(3a)、三号A型连接板(3b)、三号A型三角板(3c)、三号中心板(3d)、三号B型三角板(3(^ )、三号B型连接板(31^ )和三号B型角板(3a ’ ), 所述三号中心板(3d)通过转动副Rl铰接于空心机架的端部,三号中心板(3d)的两侧通过转动副R2、转动副R16分别连接三号A型三角板(3c)和三号B型三角板(3c丨),三号A型三角板(3c)和三号B型三角板(3c丨)的外侧分别通过转动副R3、转动副R15连接三号A型连接板(3b)和三号B型连接板(3b ’ ),三号A型连接板(3b)和三号B型连接板(3b ’ )的外侧分别通过转动副R4、转动副R14连接三号A型角板(3a)和三号B型角板(3a'),第一变形组合构件(3)通过转动副R5连接四个爬行机构(4);所述每个爬行机构(4)均连接有第二变形组合构件(5),第二变形组合构件(5)包括五号A型连接板(5 a)、五号角板(5b)、五号B型连接板(5c),五号A型连接板(5a)与五号角板(5b)通过转动副R9连接,五号角板(5b)与五号B型连接板(5c)通过转动副RlO连接,第二变形组合构件通过转动副R8连接爬行机构(4),通过转动副Rll连接可折叠动平台机构(6)。
2.根据权利要求I所述的多功能变结构探测机器人,其特征在于:所述爬行机构(4)包括脚掌(4a)、小腿(4b)和大腿(4c),脚掌(4a)与小腿(4b)通过转动副R6连接,所述小腿(4b)和大腿(4c)通过转动副R7连接。
3.根据权利要求I所述的多功能变结构探测机器人,其特征在于:所述可折叠动平台机构(6)包括六号A型折板(6a)、六号中心板(6b)、六号B型折板(6c),所述六号A型折板(6a)与六号中心板(6b)通过转动副R12连接,六号B型折板(6c)与六号中心板(6b)通过转动副R13连接,六号A型折板(6a)通过转动副Rll连接第二变形组合构件(5)。
CN 201110005849 2011-01-12 2011-01-12 多功能变结构探测机器人 Expired - Fee Related CN102107686B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110005849 CN102107686B (zh) 2011-01-12 2011-01-12 多功能变结构探测机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110005849 CN102107686B (zh) 2011-01-12 2011-01-12 多功能变结构探测机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102107686A CN102107686A (zh) 2011-06-29
CN102107686B true CN102107686B (zh) 2012-12-26

Family

ID=44171999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110005849 Expired - Fee Related CN102107686B (zh) 2011-01-12 2011-01-12 多功能变结构探测机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102107686B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110404203A (zh) * 2019-08-03 2019-11-05 任玉志 一种深井救援机器人

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1289600C (en) * 1987-02-09 1991-09-24 John Clark Mechanical walking vehicle
CN2695188Y (zh) * 2003-12-04 2005-04-27 北京航空航天大学 变结构腿轮式探测机器人
CN2825410Y (zh) * 2005-09-13 2006-10-11 北京航空航天大学 变结构腿轮式机器虫
CN101219683B (zh) * 2008-01-25 2010-09-08 清华大学 轮足两用式移动机器人
JP2009234534A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Ihi Aerospace Co Ltd 移動ロボット
CN101850795B (zh) * 2010-05-26 2011-11-30 河北工业大学 一种轮腿复合式移动机器人平台

Also Published As

Publication number Publication date
CN102107686A (zh) 2011-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106143750A (zh) 涉及交通移动的系统
CN204368373U (zh) 一种具有折叠结构的两轮平衡车
CN104494748A (zh) 自行式变形旅行箱
Tsukagoshi et al. Maneuvering operations of a quadruped walking robot on a slope
CN202987422U (zh) 折叠滑板箱包
CN103395456A (zh) 复杂地形轮腿式移动机器人
CN106672140A (zh) 滑板车与驱动控制系统
CN102107686B (zh) 多功能变结构探测机器人
CN206900426U (zh) 一种地质雷达检测小车
CN109079746A (zh) 一种四轮及六足可变形的实训机器人装置及控制方法
CN102303655A (zh) 一种轮腿复合式移动机器人平台
CN207607560U (zh) 一种腿轮履复合式探测机器人
CN203876796U (zh) 可折叠的宠物车
CN205706938U (zh) 一种多节履带式机器人
CN105724193B (zh) 一种电动卷盘喷灌机的太阳能电源车
Zong et al. Obstacle-surmounting capability analysis of a joint double-tracked robot
CN108172002B (zh) 一种便捷性临时交通信号灯
CN204323600U (zh) 自行式变形旅行箱
Li et al. Design and Analysis of Steering and Lifting Mechanisms for Forestry Vehicle Chassis
CN205663252U (zh) 一种基于太阳能为动力的车载智能自助电力营业厅
CN206107286U (zh) 一种大小可调的电气柜手推车
CN206813140U (zh) 搬运机器人
CN204567727U (zh) 一种折叠推车
CN205273749U (zh) 一种前折叠箱式电动滑板车
CN204452956U (zh) 半封闭分体式载人月球车

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EXPY Termination of patent right or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121226

Termination date: 20150112