CN102358361A - 多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人。机器人的行走履带左右对称分布，覆盖在车体左右两侧，行走驱动电机、动力电源和驱动勘测控制单元等都封装在车体框架内部，左右两侧车体框架由折叠、俯仰机构连接；两组摆臂安装在机器人的前端对称两侧，机器人的行走履带和摆臂履带均采用了在带宽方向上的梯形齿形。优点在于：保证机器人具有灵活机动和越障能力强的同时，省去了内部复杂的机械传动结构，减轻了整体重量，降低了传动的损耗，提高了机器人运行的稳定性和可靠性。该机器人具有优良的复杂地貌适应特性，能够在难以实施救援、勘察地形复杂的地区，由机器人代替救援勘测人员开展搜救、勘测及评估等工作。

Description

多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人

技术领域

本发明涉及一种具有仿生关节结构的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人。适用于环境探测、星球探测、灾后勘测救援与救援评估、军事侦察为一体的全方位多功能仿生机器人。

背景技术

目前机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。对小型地面移动机器人的研究，涉及了多种学科和理论。在研究过程中，在很多技术领域提出了许多新的或挑战性的理论与工程技术课题，引起越来越多的专家学者和工程技术人员的关注，更由于它在抢险救灾、星球探测、军事侦察、扫雷排险等危险与恶劣环境以及民用中的物料搬运上具有广阔的应用前景，使得对它的研究在世界各国受到普遍的关注。

轮式、履带式、腿式移动机构是人们研究最多的也是目前应用在移动机器的最为广泛的三种移动机构。轮式移动机器人有结构简单、移动速度快和操纵等特点，但其只适合在平坦地面运行而不能上下阶梯和跨越壕沟。履带移动机器人的特点是稳定性好，它能在凹凸不平的地面上行走，并能越过物和爬越较大斜坡或阶梯。但履带式移动机构运动方向的操纵是由左右履速度差所控制的。因此，转向时会出现滑动、阻力较大、转向半径及中心度较差等问题。腿式移动机器人是指采用了类似人、兽或昆虫用脚迈步移机器人，有两足、四足、六足及多足等形式的移动机器人，它们的共同特只需要离散的着地点，就能在平地及凹凸不平的地面上行走，可越过壕沟、等障碍及上、下阶梯，具有较高的机动性。然而腿式移动机构的控制较复相关技术也不太成熟，且造价昂贵。

近年来，许多学者进行了基于复合机构的移动机器人的研究，轮式、腿式或者履带式、腿式结构复合在一起。但现有机器人仍然存在着越障能力差，在翻阅障碍物时容易被碎石、突缘卡住等问题，简单的通过摆臂太高车体进行越障并没有取得良好的效果。因此，复合机构的结构和控制复杂性仍然是现代移动机器机动性能的一个障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，该机器人具有较高机动性能和较强的通行越障能力的小型地面四履带移动机器人，克服了传统机器人传动结构复杂，效率低下的缺点，节省了内部空间，减轻整体重量，提高可系统运行的稳定性。该机器人的每一个履带体的关节都可以实现任意角度或方向的伸展、折叠或旋转。通过其灵活多变的关节姿态组合变化，可以改变其外形姿态及其行走方式。机器人既可以折叠，也可以展开；既可以卧行，也可以立行；既可以用履带行走，也可以采用迈步方式行走。爬坡能力更强，可以翻越相对更大或更高的高墙或沟壑，甚至可以在泥泞与沼泽地中行走。基于这样的考虑极大扩大了履带式移动机器人的适用范围，能在各种复杂地形和恶劣气候下完成各项任务。其能够在各种复杂地面上行驶，具有较高越障能力的小型四履带地面移动机器人。该机器人由左右对称车体框架单元、两套摆臂组件、两套行走驱动装置及驱动勘测控制单元组成。机器人的行走履带左右对称分布，覆盖在车体左右两侧，行走驱动电机、动力电源和驱动勘测控制单元等都封装在车体框架内部，左右两侧车体框架由折叠、俯仰机构连接，通过灵活多变连接组合，改变外形姿态与行走方式，能够适应类似圆木等弧度复杂地形；两组摆臂安装在机器人的前端对称两侧，两组摆臂可独立控制，摆臂履带的线速度与行走履带的线速度相同，在平坦路面快速前行时能同时提供驱动力，在翻越障碍时，两个摆臂可起到支撑、攀越等辅助作用；机器人的行走履带和摆臂履带均采用了在带宽方向上的梯形齿形，提高了与地面的接触作用力。在保证机器人具有灵活机动和越障能力强的同时，省去了内部复杂的机械传动结构，减轻了整体重量，降低了传动的损耗，提高了机器人运行的稳定性和可靠性。该机器人具有优良的复杂地貌适应特性，能够在难以实施救援、勘察地形复杂的地区，由机器人代替救援勘测人员开展搜救、勘测及评估等工作。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，该机器人包括左右对称的车体框架、左、右摆臂驱动装置、左、右行走驱动装置、履带张紧机构及驱动勘测控制单元；该机器人的左、右行走履带臂3a、3b分别设置在左、右车体框架2a、2b上，覆盖机器人左、右车体框架2a、2b的左右两端，构成了机器人左、右行走驱动装置；左、右行走驱动后带轮12a、12b、动力电源13和驱动勘测控制单元16分别封装在左、右车体框架2a、2b内部；左车体框架2a通过俯仰机构17、折叠机构19与右车体框架2b连接，通过灵活多变连接组合，改变外形姿态与行走方式，能够适应类似圆木等弧度复杂地形；左前摆臂5a和右前摆臂5b安装在机器人的前端对称两侧，两组摆臂可实现独立控制；在车体上方安装有载物平台，可根据执行任务的不同进行更换不同的执行设备；

所述的左行走驱动装置包括左行走驱动电机1a、左行走驱动后带轮12a、左行走驱动履带3a、左行走驱动前带轮15a、左套轴轴系内轴24a、左摆臂驱动轮4a、左摆臂上、下支撑轮6a、11a、左摆臂引导轮8a及左摆臂履带5a；所述左行走驱动电机1a固定在左车体框架2a的内侧板2a-1与外侧板2a-2之间，将左行走驱动电机1a旋转轴固定，其电机转子部分旋转；在电机转子外侧通过螺钉固定安装左行走驱动后带轮12a，该左行走驱动后带轮12a与左行走驱动履带3a的内侧齿形啮合，将左行走驱动电机1a的旋转运动传递给左行走驱动履带3a；左行走驱动前带轮15a通过左套轴轴系内轴24a和双圆头固定键与左摆臂驱动轮4a固定同步转动，将行走驱动动力同步传递给左摆臂履带5a；左摆臂驱动轮4a、左摆臂上、下支撑轮6a、11a和左摆臂引导轮8a与左摆臂履带内侧通过内侧齿形啮合；

所述的右行走驱动装置包括右行走驱动电机1b、右行走驱动带轮12b、右行走驱动履带3b、右行走驱动后带轮12b、右行走驱动前带轮15b、右套轴轴系内轴24b、右摆臂驱动轮4b、右摆臂上、下支撑轮6b、11b、右摆臂引导轮8b、右摆臂履带5b；所述右行走驱动电机1b固定在右车体框架2b的内侧板2b-1与外侧板2b-2之间，将右行走驱动电机1b旋转轴固定，其电机转子部分旋转；在电机转子外侧通过螺钉固定安装右行走驱动后带轮12b，通过右行走驱动后带轮12b与右行走驱动履带3b内侧齿形啮合，将右行走驱动电机1b的旋转运动传递给右行走驱动履带3b；右行走驱动前带轮15b通过右套轴轴系内轴24b和双圆头固定键与右摆臂驱动轮4b固定同步转动，将行走驱动动力同步传递给右摆臂履带5b；右摆臂驱动轮4b、右摆臂上、下支撑轮6b、11b和右摆臂引导轮8b与右摆臂履带内侧通过内侧齿形啮合。

所述的左摆臂驱动装置包括左前摆臂驱动电机14a、左前摆臂传动系25a、左前小链轮20a、左前大链轮22a、左前摆臂链条21a、左前套轴轴系外轴套23a及左前摆臂支撑板7a；所述左前摆臂驱动电机14a与左前摆臂传动系25a通过端面螺钉固定后，固定在左车体2a外侧板2a-2的内侧，其输出轴穿过外侧板2a-2；左前摆臂链条21a将电机的转动通过左前小链轮20a和左前大链轮22a传递给左前套轴轴系外轴套23a；左前套轴轴系外轴套23a与左前摆臂支撑板7a固定连接，从而带动左前摆臂支撑板7a转动；左前摆臂上、下支撑轮6a、11a和左前摆臂引导轮8a通过左前摆臂支撑轴固定在左前摆臂支撑板7a上，随左前摆臂支撑板7a绕左前套轴轴系外轴套23a同步转动；

所述的右摆臂驱动装置包括右前摆臂驱动电机14b、右前摆臂传动系25b、右前小链轮20b、右前大链轮22b、右前摆臂链条21b、右前套轴轴系外轴套23b及右前摆臂支撑板7b；右前摆臂驱动电机14b与右前摆臂传动系25b通过端面螺钉固定后，固定在右车体2b外侧板2b-2的内侧，其输出轴穿过外侧板2b-2；右前摆臂链条21b将电机的转动通过右前小链轮20b和右前大链轮22b传递给右前套轴轴系外轴套23b；右前套轴轴系外轴套23b与右前摆臂支撑板7b固定连接，从而带动右前摆臂支撑板7b转动；右前摆臂上、下支撑轮6b、11b和右前摆臂引导轮8b通过右前摆臂支撑轴固定在右前摆臂支撑板7b上，随右前摆臂支撑板7b绕右前套轴轴系外轴套23b同步转动。

所述的车体框架包括左车体框架2a、右车体框架2b、车体的俯仰机构17及折叠机构19；所述的左车体框架2a包括左内侧板2a-1、左外侧板2a-2、左基板26a、左上连接板27a及左履带支撑轮28a，所述左内侧板2a-1和左外侧板2a-2平行设置于左基板26a的两侧，左上连接板27a安装在框架的上面，将平行的左内侧板2a-1和左外侧板2a-2连接成一个整体；左车体框架2a下表面的左基板26a上安装有左履带支撑轮28a，用于支撑左行走履带3a长距离下的弯曲作用；所述的右车体框架2b包括右内侧板2b-1、右外侧板2b-2、右基板26b、右上连接板27b及右履带支撑轮28b，所述右内侧板2b-1和右外侧板2b-2平行设置于右基板26b的两侧，右上连接板27b安装在框架的上面，将平行的右内侧板2b-1和右外侧板2b-2连接成一个整体；右车体框架2b下表面的右基板26b上安装有右履带支撑轮28b，用于支撑右行走履带3b长距离下的弯曲作用。

所述的车体框架结构是分开的，由左车体框架2a和右车体框架2b构成，在两个车体框架之间的连接部分采用了折叠机构19和俯仰机构17模块化链接方式。所述的折叠机构19是由左、右折页板19a、19b及转轴18组成的，左、右折页板19a、19b通过螺钉固定在左、右车体框架2a、2b之间，从而使得两侧车体可实现大角度折叠；所述的俯仰机构17是由小转轴16a、左、右套环17a、17b及螺母组成，左、右套环17a、17b通过小转轴16a及螺母固定在一起，通过左、右套环17a、17b两侧与左、右车体框架2a、2b连接。

所述的左、右行走驱动电机1a、1b分别安装在左、右行走驱动后带轮12a、12b内部，左、右前摆臂驱动电机14a、14b分别安装在左右车体外侧板2a-1、2b-1内部，这种设计均采用了对称分布在车体框架2a的两侧结构。

动力电源13和驱动勘测控制单元16等都封装在车体框架内部，动力电源13位于车体中部，固定在车体框架的内、外侧板2a-2、2b-2上，该组电池的储存能量大，能够使用于长距离、大范围的行驶和搜救工作；驱动勘测控制单元16位于车体动力电源13的下部，由电路密封盒封装内部电路，以免受到外部环境的影响和损坏。

所述的履带张紧机构包括左、右张紧侧板29a、29b、螺钉及左、右张紧螺栓30a、30b；所述左、右张紧侧板29a、29b通过螺钉固定在左、右车体框架2a、2b的外侧板上2a-2、2b-2，左、右张紧螺栓30a、30b一端分别穿过左、右行走驱动电机1a、1b的转轴，另一端分别通过左、右张紧螺栓30a、30b固定在左、右张紧侧板29a、29b上，通过对左、右张紧螺母29a、29b的调整控制左右行走驱动履带3a、3b的张紧程度。

所述的左、右摆臂支撑板7a、7b的形状是根据仿生学原理设计的，其外形为菱形设计，分别在其四个顶点上设置了四个用于导向、支撑、驱动的左、右摆臂引导轮8a、8b、左、右摆臂上、下支撑轮6a、6b、11a、11b和左、右摆臂驱动轮4a、4b。

所述的载物平台位于车体框架2a、2b的上方，通过螺栓与上连接板27a、27b固定连接，载物平台可根据不同的任务环境进行放置不同的执行设备。所述的机器人的履带在带宽方向均采用矩形截面齿形履带，在履带上每隔等间距有矩形凸起。可适应多种路面，在软路面上行驶时，高低齿面均可以和路面接触，当在硬质路面上行驶时，只有高齿面和路面接触，减小了接触面积，降低了摩擦阻力，能够实现机器人的快速、高效的行驶。

本发明的有益效果在于：以履臂复合式小型移动机器人为载体，运用了分体车技术及履臂复合移动机构，集成了多种运动模式使其有更强的越障能力，使得机器人在不同的地形环境中可选择不同的运动模式。履臂复合式移动及车体折叠机构机构可使系统接地曲线自动变化以包容地表曲线，提高了机器人适应不同路面地形的能力，机器人有两个可以自由摆动的摆臂，此结构可以大大提高机器人的灵活性和攀附障碍物能力；其特有的仿生结构关节摆臂，能够大大减小支撑车体时的作用力，增强了与地面的接触面积，提高了机器人越障通行能力；克服了传统机器人传动结构复杂，效率低下的缺点，节省了内部空间，减轻整体重量，提高可系统运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的另一整体结构示意图；

图3为本发明的左前驱动结构示意图；

图4为本发明的右前驱动结构示意图；

图5为本发明的机身框架结构示意图；

图6为本发明的俯仰机构结构示意图；

图7为本发明的折叠机构结构示意图；

图8为本发明的右侧张紧机构结构示意图；

图9为本发明的左侧张紧机构结构示意图。

附图中：

1a、左行走驱动电机； 1b、右行走驱动电机； 2a、左车体框架；    2b、右车体框架；

3a、左行走驱动履带； 3b、右行走驱动履带； 4a、左摆臂驱动轮；4b、右摆臂驱动轮； 

5a、左摆臂履带；    5b、右摆臂履带； 6a、左摆臂上支撑轮； 6b、右摆臂上支撑轮； 

7a、左摆臂支撑板； 7b、右摆臂支撑板； 8a、左摆臂引导轮； 8b、右摆臂引导轮； 

9、车灯；     10、摄像头；      11a、左摆臂下支撑轮；   11 b、右摆臂下支撑轮； 

12a、左行走驱动后带轮；12b、右行走驱动后带轮；13、动力电源；14a、左前摆臂驱动电机；14b、右前摆臂驱动电机；    15a、左行走驱动前带轮；    15b、右行走驱动前带轮； 

16、驱动勘测控制单元； 16a、小转轴17、俯仰机构； 17a、左套环； 17b、右套环； 18、转轴； 19、折叠机构；19a、左折页板；19b、右折页板；20a、左前小链轮；20b、右前小链轮； 21a、左前摆臂链条；21b、右前摆臂链条；22a、左前大链轮；  22b、右前大链轮； 23a、左前套轴轴系外轴套； 23b、右前套轴轴系外轴套；24a、左套轴轴系内轴；24b、右套轴轴系内轴； 25a、左前摆臂传动系； 25b、右前摆臂传动系；26a、左基板；26b、右基板； 27a、左上连接板；27b、右上连接板；28a、左履带支撑轮；28b、左履带支撑轮；29a、左张紧侧板；29b、右张紧侧板；30a、左张紧螺栓；30b、右张紧螺栓。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1及图2，本发明的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人包括左右对称的车体框架、左、右摆臂驱动装置、左、右行走驱动装置、履带张紧机构及驱动勘测控制单元；该机器人的左、右行走履带臂3a、3b分别设置在左、右车体框架2a、2b上，覆盖机器人左、右车体框架2a、2b的左右两端，构成了机器人左、右行走驱动装置；左、右行走驱动后带轮12a、12b、动力电源13和驱动勘测控制单元16分别封装在左、右车体框架2a、2b内部；左车体框架2a通过俯仰机构17、折叠机构19与右车体框架2b连接，通过灵活多变连接组合，改变外形姿态与行走方式，能够适应类似圆木等弧度复杂地形；左前摆臂5a和右前摆臂5b安装在机器人的前端对称两侧，两组摆臂可实现独立控制；在车体上方安装有载物平台，可根据执行任务的不同进行更换不同的执行设备；

参见图2至图4，所述的左行走驱动装置包括左行走驱动电机1a、左行走驱动后带轮12a、左行走驱动履带3a、左行走驱动前带轮15a、左套轴轴系内轴24a、左摆臂驱动轮4a、左摆臂上、下支撑轮6a、11a、左摆臂引导轮8a及左摆臂履带5a；所述左行走驱动电机1a固定在左车体框架2a的内侧板2a-1与外侧板2a-2之间，将左行走驱动电机1a旋转轴固定，其电机转子部分旋转；在电机转子外侧通过螺钉固定安装左行走驱动后带轮12a，该左行走驱动后带轮12a与左行走驱动履带3a的内侧齿形啮合，将左行走驱动电机1a的旋转运动传递给左行走驱动履带3a；左行走驱动前带轮15a通过左套轴轴系内轴24a和双圆头固定键与左摆臂驱动轮4a固定同步转动，将行走驱动动力同步传递给左摆臂履带5a；左摆臂驱动轮4a、左摆臂上、下支撑轮6a、11a和左摆臂引导轮8a与左摆臂履带内侧通过内侧齿形啮合；

所述的右行走驱动装置包括右行走驱动电机1b、右行走驱动带轮12b、右行走驱动履带3b、右行走驱动后带轮12b、右行走驱动前带轮15b、右套轴轴系内轴24b、右摆臂驱动轮4b、右摆臂上、下支撑轮6b、11b、右摆臂引导轮8b、右摆臂履带5b；所述右行走驱动电机1b固定在右车体框架2b的内侧板2b-1与外侧板2b-2之间，将右行走驱动电机1b旋转轴固定，其电机转子部分旋转；在电机转子外侧通过螺钉固定安装右行走驱动后带轮12b，通过右行走驱动后带轮12b与右行走驱动履带3b内侧齿形啮合，将右行走驱动电机1b的旋转运动传递给右行走驱动履带3b；右行走驱动前带轮15b通过右套轴轴系内轴24b和双圆头固定键与右摆臂驱动轮4b固定同步转动，将行走驱动动力同步传递给右摆臂履带5b；右摆臂驱动轮4b、右摆臂上、下支撑轮6b、11b和右摆臂引导轮8b与右摆臂履带内侧通过内侧齿形啮合。

参见图2至图4，所述的左摆臂驱动装置包括左前摆臂驱动电机14a、左前摆臂传动系25a、左前小链轮20a、左前大链轮22a、左前摆臂链条21a、左前套轴轴系外轴套23a及左前摆臂支撑板7a；所述左前摆臂驱动电机14a与左前摆臂传动系25a通过端面螺钉固定后，固定在左车体2a外侧板2a-2的内侧，其输出轴穿过外侧板2a-2；左前摆臂链条21a将电机的转动通过左前小链轮20a和左前大链轮22a传递给左前套轴轴系外轴套23a；左前套轴轴系外轴套23a与左前摆臂支撑板7a固定连接，从而带动左前摆臂支撑板7a转动；左前摆臂上、下支撑轮6a、11a和左前摆臂引导轮8a通过左前摆臂支撑轴固定在左前摆臂支撑板7a上，随左前摆臂支撑板7a绕左前套轴轴系外轴套23a同步转动；

所述的右摆臂驱动装置包括右前摆臂驱动电机14b、右前摆臂传动系25b、右前小链轮20b、右前大链轮22b、右前摆臂链条21b、右前套轴轴系外轴套23b及右前摆臂支撑板7b；右前摆臂驱动电机14b与右前摆臂传动系25b通过端面螺钉固定后，固定在右车体2b外侧板2b-2的内侧，其输出轴穿过外侧板2b-2；右前摆臂链条21b将电机的转动通过右前小链轮20b和右前大链轮22b传递给右前套轴轴系外轴套23b；右前套轴轴系外轴套23b与右前摆臂支撑板7b固定连接，从而带动右前摆臂支撑板7b转动；右前摆臂上、下支撑轮6b、11b和右前摆臂引导轮8b通过右前摆臂支撑轴固定在右前摆臂支撑板7b上，随右前摆臂支撑板7b绕右前套轴轴系外轴套23b同步转动。

参见图5，所述的车体框架包括左车体框架2a、右车体框架2b、车体的俯仰机构17及折叠机构19；所述的左车体框架2a包括左内侧板2a-1、左外侧板2a-2、左基板26a、左上连接板27a及左履带支撑轮28a，所述左内侧板2a-1和左外侧板2a-2平行设置于左基板26a的两侧，左上连接板27a安装在框架的上面，将平行的左内侧板2a-1和左外侧板2a-2连接成一个整体；左车体框架2a下表面的左基板26a上安装有左履带支撑轮28a，用于支撑左行走履带3a长距离下的弯曲作用；所述的右车体框架2b包括右内侧板2b-1、右外侧板2b-2、右基板26b、右上连接板27b及右履带支撑轮28b，所述右内侧板2b-1和右外侧板2b-2平行设置于右基板26b的两侧，右上连接板27b安装在框架的上面，将平行的右内侧板2b-1和右外侧板2b-2连接成一个整体；右车体框架2b下表面的右基板26b上安装有右履带支撑轮28b，用于支撑右行走履带3b长距离下的弯曲作用。

参见图6及图7，所述的车体框架结构是分开的，由左车体框架2a和右车体框架2b构成，在两个车体框架之间的连接部分采用了折叠机构19和俯仰机构17模块化链接方式。所述的折叠机构19是由左、右折页板19a、19b及转轴18组成的，左、右折页板19a、19b通过螺钉固定在左、右车体框架2a、2b之间，从而使得两侧车体可实现大角度折叠；所述的俯仰机构17是由小转轴16a、左、右套环17a、17b及螺母组成，左、右套环17a、17b通过小转轴16a及螺母固定在一起，通过左、右套环17a、17b两侧与左、右车体框架2a、2b连接。

所述的左、右行走驱动电机1a、1b分别安装在左、右行走驱动后带轮12a、12b内部，左、右前摆臂驱动电机14a、14b分别安装在左右车体外侧板2a-1、2b-1内部，这种设计均采用了对称分布在车体框架2a的两侧结构。

参见图2，动力电源13和驱动勘测控制单元16等都封装在车体框架内部，动力电源13位于车体中部，固定在车体框架的内、外侧板2a-2、2b-2上，该组电池的储存能量大，能够使用于长距离、大范围的行驶和搜救工作；驱动勘测控制单元16位于车体动力电源13的下部，由电路密封盒封装内部电路，以免受到外部环境的影响和损坏。

参见图8及图9，所述的履带张紧机构包括左、右张紧侧板29a、29b、螺钉及左、右张紧螺栓30a、30b；所述左、右张紧侧板29a、29b通过螺钉固定在左、右车体框架2a、2b的外侧板上2a-2、2b-2，左、右张紧螺栓30a、30b一端分别穿过左、右行走驱动电机1a、1b的转轴，另一端分别通过左、右张紧螺栓30a、30b固定在左、右张紧侧板29a、29b上，通过对左、右张紧螺母29a、29b的调整控制左右行走驱动履带3a、3b的张紧程度。

所述的左、右摆臂支撑板7a、7b的形状是根据仿生学原理设计的，其外形为菱形设计，分别在其四个顶点上设置了四个用于导向、支撑、驱动的左、右摆臂引导轮8a、8b、左、右摆臂上、下支撑轮6a、6b、11a、11b和左、右摆臂驱动轮4a、4b。

参见图1，所述的载物平台位于车体框架2a、2b的上方，通过螺栓与上连接板27a、27b固定连接，载物平台可根据不同的任务环境进行放置不同的执行设备。所述的机器人的履带在带宽方向均采用矩形截面齿形履带，在履带上每隔等间距有矩形凸起。可适应多种路面，在软路面上行驶时，高低齿面均可以和路面接触，当在硬质路面上行驶时，只有高齿面和路面接触，减小了接触面积，降低了摩擦阻力，能够实现机器人的快速、高效的行驶。

Claims (10)

1.一种多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：该机器人包括左右对称的车体框架、左、右摆臂驱动装置、左、右行走驱动装置、履带张紧机构及驱动勘测控制单元；该机器人的左、右行走履带臂（3a、3b）分别设置在左、右车体框架（2a、2b）上，覆盖机器人左、右车体框架（2a、2b）的左右两端，构成了机器人左、右行走驱动装置；左、右行走驱动后带轮（12a、12b）、动力电源（13）和驱动勘测控制单元（16）分别封装在左、右车体框架（2a、2b）内部；左车体框架（2a）通过俯仰机构（17）、折叠机构（19）与右车体框架（2b）连接；左前摆臂（5a）和右前摆臂（5b）安装在机器人的前端对称两侧；在车体上方安装有载物平台。

2.根据权利要求1所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的左行走驱动装置包括左行走驱动电机（1a）、左行走驱动后带轮（12a）、左行走驱动履带（3a）、左行走驱动前带轮（15a）、左套轴轴系内轴（24a）、左摆臂驱动轮（4a）、左摆臂上、下支撑轮（6a、11a）、左摆臂引导轮（8a）及左摆臂履带（5a）；所述左行走驱动电机（1a）固定在左车体框架（2a）的内侧板（2a-1）与外侧板（2a-2）之间，将左行走驱动电机（1a）旋转轴固定，其电机转子部分旋转；在电机转子外侧通过螺钉固定安装左行走驱动后带轮（12a），该左行走驱动后带轮（12a）与左行走驱动履带（3a）的内侧齿形啮合；左行走驱动前带轮（15a）通过左套轴轴系内轴（24a）和双圆头固定键与左摆臂驱动轮（4a）固定同步转动；左摆臂驱动轮（4a）、左摆臂上、下支撑轮（6a、11a）和左摆臂引导轮（8a）与左摆臂履带内侧通过内侧齿形啮合；

所述的右行走驱动装置包括右行走驱动电机（1b）、右行走驱动带轮（12b）、右行走驱动履带（3b）、右行走驱动后带轮（12b）、右行走驱动前带轮（15b）、右套轴轴系内轴（24b）、右摆臂驱动轮（4b）、右摆臂上、下支撑轮（6b、11b）、右摆臂引导轮（8b）、右摆臂履带（5b）；所述右行走驱动电机（1b）固定在右车体框架（2b）的内侧板（2b-1）与外侧板（2b-2）之间，将右行走驱动电机（1b）旋转轴固定，其电机转子部分旋转；在电机转子外侧通过螺钉固定安装右行走驱动后带轮（12b），通过右行走驱动后带轮（12b）与右行走驱动履带（3b）内侧齿形啮合，将右行走驱动电机（1b）的旋转运动传递给右行走驱动履带（3b）；右行走驱动前带轮（15b）通过右套轴轴系内轴（24b）和双圆头固定键与右摆臂驱动轮（4b）固定同步转动，将行走驱动动力同步传递给右摆臂履带（5b）；右摆臂驱动轮（4b）、右摆臂上、下支撑轮（6b、11b）和右摆臂引导轮（8b）与右摆臂履带内侧通过内侧齿形啮合。

3.根据权利要求1所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的左摆臂驱动装置包括左前摆臂驱动电机（14a）、左前摆臂传动系（25a）、左前小链轮（20a）、左前大链轮（22a）、左前摆臂链条（21a）、左前套轴轴系外轴套（23a）及左前摆臂支撑板（7a）；所述左前摆臂驱动电机（14a）与左前摆臂传动系（25a）通过端面螺钉固定后，固定在左车体（2a）外侧板（2a-2）的内侧，其输出轴穿过外侧板（2a-2）；左前摆臂链条（21a）将电机的转动通过左前小链轮（20a）和左前大链轮（22a）传递给左前套轴轴系外轴套（23a）；左前套轴轴系外轴套（23a）与左前摆臂支撑板（7a）固定连接；左前摆臂上、下支撑轮（6a、11a）和左前摆臂引导轮（8a）通过左前摆臂支撑轴固定在左前摆臂支撑板（7a）上，随左前摆臂支撑板（7a）绕左前套轴轴系外轴套（23a）同步转动；

所述的右摆臂驱动装置包括右前摆臂驱动电机（14b）、右前摆臂传动系（25b）、右前小链轮（20b）、右前大链轮（22b）、右前摆臂链条（21b）、右前套轴轴系外轴套（23b）及右前摆臂支撑板（7b）；右前摆臂驱动电机（14b）与右前摆臂传动系（25b）通过端面螺钉固定后，固定在右车体（2b）外侧板（2b-2）的内侧，其输出轴穿过外侧板（2b-2）；右前摆臂链条（21b）将电机的转动通过右前小链轮（20b）和右前大链轮（22b）传递给右前套轴轴系外轴套（23b）；右前套轴轴系外轴套（23b）与右前摆臂支撑板（7b）固定连接；右前摆臂上、下支撑轮（6b、11b）和右前摆臂引导轮（8b）通过右前摆臂支撑轴固定在右前摆臂支撑板（7b）上，随右前摆臂支撑板（7b）绕右前套轴轴系外轴套（23b）同步转动。

4.根据权利要求1所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的车体框架包括左车体框架（2a）、右车体框架（2b）、车体的俯仰机构（17）及折叠机构（19）；所述的左车体框架（2a）包括左内侧板（2a-1）、左外侧板（2a-2）、左基板（26a）、左上连接板（27a）及左履带支撑轮（28a），所述左内侧板（2a-1）和左外侧板（2a-2）平行设置于左基板（26a）的两侧，左上连接板（27a）安装在框架的上面，将平行的左内侧板（2a-1）和左外侧板（2a-2）连接成一个整体；左车体框架（2a）下表面的左基板（26a）上安装有左履带支撑轮（28a）；所述的右车体框架（2b）包括右内侧板（2b-1）、右外侧板（2b-2）、右基板（26b）、右上连接板（27b）及右履带支撑轮（28b），所述右内侧板（2b-1）和右外侧板（2b-2）平行设置于右基板（26b）的两侧，右上连接板（27b）安装在框架的上面，将平行的右内侧板（2b-1）和右外侧板（2b-2）连接成一个整体；右车体框架（2b）下表面的右基板（26b）上安装有右履带支撑轮（28b）。

5.根据权利要求1或4所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的折叠机构（19）是由左、右折页板（19a、19b）及转轴（18）组成的，左、右折页板（19a、19b）通过螺钉固定在左、右车体框架（2a、2b）之间；所述的俯仰机构（17）是由小转轴（16a）、左、右套环（17a、17b）及螺母组成，左、右套环（17a、17b）通过小转轴（16a）及螺母固定在一起，通过左、右套环（17a、17b）两侧与左、右车体框架（2a、2b）连接。

6.根据权利要求2所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的左、右行走驱动电机（1a、1b）分别安装在左、右行走驱动后带轮（12a、12b）内部，左、右前摆臂驱动电机（14a、14b）分别安装在左右车体外侧板（2a-1、2b-1）内部。

7.根据权利要求1所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的动力电源（13）位于车体中部，固定在车体框架的内、外侧板（2a-2、2b-2）上；驱动勘测控制单元（16）位于车体动力电源（13）的下部。

8.根据权利要求1所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的履带张紧机构包括左、右张紧侧板（29a、29b）、螺钉及左、右张紧螺栓（30a、30b）；所述左、右张紧侧板（29a、29b）通过螺钉固定在左、右车体框架（2a、2b）的外侧板上（2a-2、2b-2），左、右张紧螺栓（30a、30b）一端分别穿过左、右行走驱动电机（1a、1b）的转轴，另一端分别通过左、右张紧螺栓（30a、30b）固定在左、右张紧侧板（29a、29b）上，通过对左、右张紧螺母（29a、29b）的调整控制左右行走驱动履带（3a、3b）的张紧程度。

9.根据权利要求3所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的左、右摆臂支撑板（7a、7b）的外形为菱形设计，分别在其四个顶点上设置左、右摆臂引导轮（8a、8b）、左、右摆臂上、下支撑轮（6a、6b、11a、11b）和左、右摆臂驱动轮（4a、4b）。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的多路况自适应履臂复合驱动式仿生机器人，其特征在于：所述的机器人的履带在带宽方向均采用矩形截面齿形履带，在履带上每隔等间距有矩形凸起。

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