CN104527361A - 一种自动调节移动机器人车身高度装置及方法 - Google Patents

一种自动调节移动机器人车身高度装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动调节移动机器人车身高度装置及方法，包括箱体、设置在箱体内的传动机构和根据障碍物高度数据信息控制传动机构正/反转的机器人控制系统；箱体的外底部通过一个四连杆机构与车架活动铰接；传动机构与车架之间连接有一绳索，传动机构转动，改变绳索长度，并驱动四连杆机构作伸长或者缩短动作。本装置可应用于两栖移动机器人装备领域，该装置接收到移动机器人控制系统数据信息，采用电机经过减速齿轮驱动齿轮轴，利用齿轮轴旋转拉紧绳索并结合四连杆机构降低移动机器人车身高度；而放松绳索时，四连杆机构在拉簧拉力的作用下收缩，起到升高移动机器人车身高度，以至完成移动机器人车身高度的自动调节作用。

Description

一种自动调节移动机器人车身高度装置及方法
技术领域
本发明涉及移动机器人高度调节，尤其涉及一种自动调节移动机器人车身高度装置及方法。
背景技术
随着科学技术的进步，越来越多的移动机器人被应用到各个领域，比如家庭服务、海洋开发、核电检测维修、矿井搜救、排爆等坏境，在这些未知环境中存在多种障碍物，机器人要代替人类顺利完成任务，必须有效的躲过这些障碍物，普遍解决方法都是固定机器人车身高度，让机器人沿着障碍物旁边移动，当障碍物高度并不是很高时，采用这种通用方法显得工作效率低，因此为了解决的这个问题，提高移动机器人的工作效率，必须重新设计一种可以调节车身高度的机构。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单紧凑，安装方便，工作运行稳定可靠的自动调节移动机器人车身高度装置及方法。实现移动机器人车身高度自动调节，降低移动机器人运动规划编程难度，以及该装置可以提高机器人的工作效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种自动调节移动机器人车身高度装置，包括箱体4、设置在箱体4内的传动机构和根据障碍物高度数据信息控制传动机构正/反转的机器人控制系统；
所述箱体4的外底部通过一个四连杆机构与车架11活动铰接；
传动机构与车架11之间连接有一绳索15，传动机构转动，改变绳索15长度，并驱动四连杆机构作伸长或者缩短动作。
所述传动机构包括减速齿轮18、与减速齿轮18啮合的齿轮轴5、驱动减速齿轮18正/反转的电机20。
所述箱体4的底部开有通孔17，绳索15穿过通孔17，绳索15的一端连接减速齿轮18的转轴，另一端连接车架11。
所述四连杆机构包括两个对称的上连杆8和两个对称的下连杆10；所述上连杆8与下连杆10的铰接端通过铰链活动连接；上连杆8的另一端通过铰链与箱体4的外底部活动铰接；两个下连杆10的端部通过同一个铰链与车架11活动铰接；所述上连杆8与下连杆10的铰接端之间连接有拉簧16。
所述减速齿轮18的直径大于齿轮轴5的直径。
所述绳索15为钢丝绳或者铁链；所述车架11下端装有车轮13。
所述电机20安装固定在箱体4底部，通过联轴器与减速齿轮18连接传递动力。
所述箱体4的底部通孔17安装有密封圈，密封圈与绳索15贴合。
箱体4顶部还设有一个箱盖1，箱盖1垫有密封垫圈3，通过螺钉2与箱体4紧固。
调节机器人车身高度的方法如下：
(1)移动机器人车身降低步骤
机器人控制系统根据障碍物高度数据信息，控制电机20转动，电机20经过减速齿轮18驱动齿轮轴5，齿轮轴5正转拉紧绳索15，此时绳索15的长度逐渐缩短，在绳索15的拉动下，上连杆8与下连杆10向内作弯折动作，使四连杆机构缩短，相应的移动机器人车身被降低；
(2)移动机器人车身升高步骤
机器人控制系统根据障碍物高度数据信息，控制电机20转动，电机20经过减速齿轮18驱动齿轮轴5，电机20反转时，齿轮轴5反转放松绳索15，此时绳索15的长度逐渐延长，在拉簧16的拉力作用下，上连杆8与下连杆10向外作伸展动作，使四连杆机构伸长，相应的，移动机器人车身被升高。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明可应用于两栖移动机器人装备领域，该装置接收到移动机器人控制系统数据信息，采用电机经过减速齿轮驱动齿轮轴，利用齿轮轴旋转拉紧绳索并结合四连杆机构降低移动机器人车身高度；而放松绳索时，四连杆机构在拉簧拉力的作用下收缩，起到升高移动机器人车身高度，以至完成移动机器人车身高度的自动调节作用。
本发明设计合理，结构简单，性能稳定可靠，安装方便，可有效解决移动机器人工作遇到障碍物绕道行走的问题，通过调节车身高度直接跨过障碍物，提高了移动机器人的工作效率，并大大降低了移动机器人运动规划的编程难度。
本发明箱体采用了具有防水作用的密封圈，移动机器人可适用于水下环境。
附图说明
图1为本发明结构示意图
图2为图1左视图
图3为图1俯视图
图4为箱体部分立体图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明自动调节移动机器人车身高度装置，包括箱体4、设置在箱体4内的传动机构和根据障碍物高度数据信息控制传动机构正/反转的机器人控制系统；
所述箱体4的外底部通过一个四连杆机构与车架11活动铰接；
传动机构与车架11之间连接有一绳索15，传动机构转动，改变绳索15长度，并驱动四连杆机构作伸长或者缩短动作。
所述传动机构包括减速齿轮18、与减速齿轮18啮合的齿轮轴5、驱动减速齿轮18正/反转的电机20。
所述箱体4的底部开有通孔17，绳索15穿过通孔17，绳索15的一端连接减速齿轮18的转轴，另一端连接车架11。
所述四连杆机构包括两个对称的上连杆8和两个对称的下连杆10；所述上连杆8与下连杆10的铰接端通过铰链活动连接；上连杆8的另一端通过铰链与箱体4的外底部活动铰接；两个下连杆10的端部通过同一个铰链与车架11活动铰接；所述上连杆8与下连杆10的铰接端之间连接有拉簧16。
所述减速齿轮18的直径大于齿轮轴5的直径。
所述绳索15为钢丝绳或者铁链；所述车架11下端装有车轮13。车轮13通过销轴12与车架11连接，实现车轮13可靠滚动。
所述电机20安装固定在箱体4底部，通过联轴器与减速齿轮18连接传递动力。
所述箱体4的底部通孔17安装有密封圈，密封圈与绳索15贴合，实现装置密封效果。
箱体4顶部还设有一个箱盖1，箱盖1垫有密封垫圈3，通过螺钉2与箱体4紧固，实现装置密封效果。
调节机器人车身高度的方法如下：
(1)移动机器人车身降低步骤
机器人控制系统根据障碍物高度数据信息，控制电机20转动，电机20经过减速齿轮18驱动齿轮轴5，齿轮轴5正转拉紧绳索15，此时绳索15的长度逐渐缩短，在绳索15的拉动下，上连杆8与下连杆10向内作弯折动作，使四连杆机构缩短，相应的移动机器人车身被降低；
(2)移动机器人车身升高步骤
机器人控制系统根据障碍物高度数据信息，控制电机20转动，电机20经过减速齿轮18驱动齿轮轴5，电机20反转时，齿轮轴5反转放松绳索15，此时绳索15的长度逐渐延长，在拉簧16的拉力作用下，上连杆8与下连杆10向外作伸展动作，使四连杆机构伸长，相应的，移动机器人车身被升高。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：
包括箱体(4)、设置在箱体(4)内的传动机构和根据障碍物高度数据信息控制传动机构正/反转的机器人控制系统；
所述箱体(4)的外底部通过一个四连杆机构与车架(11)活动铰接；
传动机构与车架(11)之间连接有一绳索(15)，传动机构转动，改变绳索(15)长度，并驱动四连杆机构作伸长或者缩短动作。
2.根据权利要求1所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：所述传动机构包括减速齿轮(18)、与减速齿轮(18)啮合的齿轮轴(5)、驱动减速齿轮(18)正/反转的电机(20)。
3.根据权利要求1所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：所述箱体(4)的底部开有通孔(17)，绳索(15)穿过通孔(17)，绳索(15)的一端连接减速齿轮(18)的转轴，另一端连接车架(11)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：所述四连杆机构包括两个对称的上连杆(8)和两个对称的下连杆(10)；所述上连杆(8)与下连杆(10)的铰接端通过铰链活动连接；上连杆(8)的另一端通过铰链与箱体(4)的外底部活动铰接；两个下连杆(10)的端部通过同一个铰链与车架(11)活动铰接；所述上连杆(8)与下连杆(10)的铰接端之间连接有拉簧(16)。
5.根据权利要求4所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：所述减速齿轮(18)的直径大于齿轮轴(5)的直径。
6.根据权利要求4所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：所述绳索(15)为钢丝绳或者铁链；所述车架(11)下端装有车轮(13)。
7.根据权利要求2所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：所述电机(20)安装固定在箱体(4)底部，通过联轴器与减速齿轮(18)连接传递动力。
8.根据权利要求2所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：所述箱体(4)的底部通孔(17)安装有密封圈，密封圈与绳索(15)贴合。
9.根据权利要求4所述的自动调节移动机器人车身高度装置，其特征在于：箱体(4)顶部还设有一个箱盖(1)，箱盖(1)垫有密封垫圈(3)，通过螺钉(2)与箱体(4)紧固。
10.采用权利要求1至9任一项所述自动调节移动机器人车身高度装置，调节机器人车身高度的方法，其特征在于下述步骤：
(1)移动机器人车身降低步骤
机器人控制系统根据障碍物高度数据信息，控制电机(20)转动，电机(20)经过减速齿轮(18)驱动齿轮轴(5)，齿轮轴(5)正转拉紧绳索(15)，此时绳索(15)的长度逐渐缩短，在绳索(15)的拉动下，上连杆(8)与下连杆(10)向内作弯折动作，使四连杆机构缩短，相应的移动机器人车身被降低；
(2)移动机器人车身升高步骤
机器人控制系统根据障碍物高度数据信息，控制电机(20)转动，电机(20)经过减速齿轮(18)驱动齿轮轴(5)，电机(20)反转时，齿轮轴(5)反转放松绳索(15)，此时绳索(15)的长度逐渐延长，在拉簧(16)的拉力作用下，上连杆(8)与下连杆(10)向外作伸展动作，使四连杆机构伸长，相应的，移动机器人车身被升高。
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