CN103640635A

CN103640635A - 摇杆式双梯形履带机器人

Info

Publication number: CN103640635A
Application number: CN201310728759.7A
Authority: CN
Inventors: 李允旺; 葛世荣; 赵德龙; 王雪; 田丰; 王勇; 李彬; 代阳阳; 贾正乾
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-03-19

Abstract

一种摇杆式双梯形履带机器人，包括主车体（1）、呈对称布置的双梯形履带悬架（2）、（17）与连杆式差动平衡机构（18）；双梯形履带悬架由两个呈近似梯形的履带组件（3）、（6）通过中部框架（5）连接而成，履带组件的底边处于同一平面；两双梯形履带悬架的中部分别与主车体的左右两侧以转动副（7）、（12）相铰联，且两转动副同轴线；所述连杆式差动平衡机构由横摇杆（9）与两个侧连杆（13）、（14）组成，横摇杆的中部与主车体一端以转动副（10）相铰联，横摇杆左右两端分别以球副与两个侧连杆的一端相铰联，两侧连杆的另一端分别与两双梯形履带悬架以球副相铰联；本发明具有较好的越障、适应不平整地形与松软地形的能力。

Description

摇杆式双梯形履带机器人

所属技术领域

本发明涉及一种摇杆式双梯形履带机器人，属于移动机器人设计领域。

背景技术

用于非结构地形环境的移动机器人应具有良好的越障、适应不平整和松软地形的运动性能。中国矿业大学研制了一种摇杆式轮履结合机器人（专利号：ZL200810023572.6），其履带行走部总成呈W形，该机器人结构简单，具有较强的越障性能及适应不平整地形的性能。但因其履带结构的特点，影响了履带行走机构的越障性能；另外，该专利的履带与地面的接触处为近似轮式接触，接触面积小，因此在松软地形上的运动能力不佳。该机器人采用了内置的齿轮式差动平衡机构，该差动平衡机构安装在机器人主车体中部，占用一定空间，对机器人的结构布置与电气安装有一定的制约。为了解决上述问题，在中国博士后基金（20110491479）与国家自然科学基金青年基金（51205391）的支持下，本研究团队通过进一步研究，探索了一种新型的摇杆式双梯形履带机器人。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题，提供一种摇杆式双梯形履带机器人，该机器人具有较好的越障、适应不平地形与松软地形的能力，又解决了内置差动平衡机构的空间影响问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括主车体、处于主车体左右两侧呈对称布置的双梯形履带悬架，以及连接主车体与双梯形履带悬架的连杆式差动平衡机构；两个双梯形履带悬架的中部分别与主车体左右两侧以转动副相铰联，且两对转动副同轴线；所述的连杆式差动平衡机构由呈几何对称的横摇杆和两个侧连杆组成，横摇杆的中部与主车体一端以转动副相铰联，且该转动副处于机器人左右中线上，横摇杆的左右两端分别与两个侧连杆的一端以球副相铰联，两侧连杆的另一端分别与左右双梯形履带悬架以球副相铰联。所述的双梯形履带悬架由两个呈近似梯形的履带组件通过中部框架连接而成，连接后履带组件的底边处于同一平面，且两履带组件的驱动轮通过挠性传动件连接。

通过上述技术方案与结构，机器人的主车体、左右两双梯形履带悬架通过连杆式差动平衡机构连接在一起，其左右两双梯形履带悬架均可相对主车体摇动，且实现了三者联动；因此，当机器人行驶在高低起伏地面时，左右履带悬架可随地面变化被动摇动，连杆式差动平衡机构对左右双梯形履带悬架的摆角进行近似平均，使主车体做小幅度的仰俯运动，有利于克服起伏的复杂地形。所述的双梯形履带悬架的履带组件的底部为水平段，增加了履带的接地面积，提高了机器人克服松软地形的性能；履带单元前端有一定的初始角度，便于机器人攀越障碍。

通过上述的方案，机器人的连杆式差动平衡机构处于机器人主车体的一端，在主车体内部不占用空间，解决了齿轮式差动平衡机构的空间影响问题。

采用上述的方案，可以达到以下几点有益效果：（1）外置的连杆式差动平衡机构平均了左右履带悬架的摆角，使主车体做小幅度的仰俯运动，有利于克服起伏的复杂地形；（2）履带组件底部均为水平段，提高了机器人克服松软地形的性能；（3）履带前端具有较大的攀爬初始角，有利于障碍的攀爬；（4）连杆式差动平衡机构处于机器人主车体的一端，不占用主车体内部空间。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体图；

图2为图1所示实施例通过复杂地形时的状态图；

图中：1、主车体2、双梯形履带悬架3、履带组件4、挠性传动件5、中部框架6、履带组件7、转动副8、关节轴承9、横摇杆10、转动副11、关节轴承12、转动副13、侧连杆14、侧连杆15、关节轴承16、关节轴承17、双梯形履带悬架18、连杆式差动平衡机构

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1中，本发明包括主车体1、处于主车体1左右两侧呈对称布置的双梯形履带悬架2、17，以及连接主车体1与两侧的双梯形履带悬架2、17的连杆式差动平衡机构18；两个双梯形履带悬架2、17的中部分别与主车体1的左右两侧以转动副7、12相铰联，且两对转动副7、12同轴线；所述的连杆式差动平衡机构18由几何对称的横摇杆9和两个侧连杆13、14组成，横摇杆9的中部与主车体1一端以转动副10相铰联，且转动副10处于机器人左右中线上，横摇杆9左右两端分别与两个侧连杆13、14的一端以球副相铰联，两侧连杆13、14的另一端分别与左右双梯形履带悬架2、17以球副相铰联。双梯形履带悬架由两个呈近似梯形的履带组件3、6通过中部框架5连接而成，连接后履带组件3、6的底边处于同一平面，且两履带组件3、6的驱动轮通过挠性传动件4连接。在图1所示的实施例中，横摇杆9与机器人主车体1的后端以转动副10相铰联；侧连杆13的两端设有关节轴承8、15分别与横摇杆9的一端和双梯形履带悬架1铰联；侧连杆14的两端设有关节轴承11、16分别与横摇杆9的另一端和双梯形履带悬架17相铰联。

通过上述技术方案与结构，机器人的主车体1，左右两双梯形履带悬架2、17通过连杆式差动平衡机构连接在一起，其左右双梯形履带悬架2、17均可相对主车体1摇动，且实现了三者联动；因此，当机器人行驶在高低起伏地面时，左右双梯形履带悬架2、17可随地面变化被动摇动，连杆式差动平衡机构对左、右双梯形履带悬架2、17的摆角进行近似平均，使主车体1做小幅度的仰俯运动，有利于克服起伏的复杂地形。图2为本发明的一实施例通过复杂地形时的状态图，图中左右双梯形履带悬架2、17被动地适应了地面的起伏，而连杆式差动平衡机构平均左、右双梯形履带悬架2、17的摆角为主车体1仰俯角。

图1中，双梯形履带悬架2、17的履带组件的底部均为水平段，增加了履带的接地面积，提高了机器人克服松软地形的性能；履带单元前端有一定的初始角度，便于机器人攀越障碍。机器人的连杆式差动平衡机构处于机器人主车体1的一端，在主车体1内部不占用空间，解决了采用内置的齿轮式差动平衡机构带来的空间影响问题。

Claims

1.一种摇杆式双梯形履带机器人，包括主车体（1）、处于主车体（1）左右两侧呈对称布置的履带悬架，及差动平衡机构，其特征在于：两个双梯形履带悬架（2）、（17）的中部分别与主车体（1）的左右两侧以转动副（7）、（12）相铰联，且两转动副（7）、（12）同轴线；所述的差动平衡机构为连杆式，连杆式差动平衡机构（18）由几何对称的横摇杆（9）与两个侧连杆（13）、（14）组成，横摇杆（9）的中部与主车体（1）一端以转动副（10）相铰联，且转动副（10）处于机器人左右中线上，横摇杆（9）左右两端分别以球副与两个侧连杆（13）、（14）的一端相铰联，两侧连杆（13）、（14）的另一端分别与两双梯形履带悬架（2）、（17）以球副相铰联。

2.根据权利要求1所述的摇杆式双梯形履带机器人，其特征在于：双梯形履带悬架由两个呈近似梯形的履带组件（3）、（6）通过中部框架（5）连接而成，连接后的履带组件（3）、（6）的底边处于同一平面；所述的两履带组件（3）、（6）的驱动轮通过挠性传动件（4）连接。