CN105015668A - 一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，包括一对后轮、前轮、车架、A字架以及摇杆滑块机构；前轮旋转连接在前轮架上，前轮架旋转连接在车架上，A字架的头部旋转连接在的车架上，A字架的两条腿臂分别通过一对转轴与后轮架旋转连接，一对后轮与后轮架旋转连接，转轴的中心轴线与竖直方向成一倾角θ；摇杆滑块机构的滑块机构固定设置在车架上，摇杆滑块机构的摇杆机构固定连接在A字架上，用电机驱动摇杆滑块机构的摇杆机构旋转，并由滑块机构带动A字架的左右摆动，从而驱动龙行车式机器人前进。本发明的机器人有很强的趣味性，可用于娱乐表演，也可以作为非完整系统相关理论研究的验证平台。

Description

一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人。
背景技术
主动轮式结构被应用于大多数轮腿式机器人中，车轮由电机直接驱动，机器人的前进、后退、转弯等动作是通过车轮配合腿部的运动实现的。这种结构形式会造成机器人腿部结构较为复杂，需要控制的自由度较多，并且不利于机器人运动和控制的实现。
从动轮式轮腿机器人由于不需要在末端的从动滚轮安装驱动电机，使得机器人轮子部分结构设计能够有效地简化。从动轮式轮腿机器人通过调整腿部位姿，实现从动轮法向平面和机器人纵向对称面夹角的调节而获得前进动力，仅需控制少量自由度来实现机器人的运动。
目前，关于采用从动轮的龙行车式轮腿机器人的研究，已有通过运用倒立摆等机构模拟人体重心的改变使机器人获得前进动力，尽管如此，对于此类仅需控制少量自由度，并且结构简单的从动轮式轮腿机器人的研究还不多。
发明内容
针对背景技术中现有从动轮式机器人技术现状，本发明的目的是提供一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，属于从动轮式机器人的一种，具有控制自由度少、运动稳定、形式新颖等特点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，包括一对后轮、前轮、车架、A字架以及摇杆滑块机构；所述前轮旋转连接在前轮架上，所述前轮架旋转连接在所述车架上，所述A字架的头部旋转连接在所述的车架上，所述A字架的两条腿臂分别通过一对转轴与后轮架旋转连接，一对后轮与后轮架旋转连接，所述转轴的中心轴线与竖直方向成一倾角；所述摇杆滑块机构的滑块机构固定设置在所述车架上，所述摇杆滑块机构的摇杆机构固定连接在A字架上，用电机驱动所述摇杆滑块机构的摇杆机构旋转，并由滑块机构带动所述A字架的左右摆动，从而驱动所述龙行车式机器人前进。
还包括转向电机，所述转向电机连接前轮架，用以控制所述前轮的行进方向。
所述A字架的张角为α，所述摇杆滑块机构控制所述A字架的摆角为β，所述摆角β的范围在+α/2之间。α应在60~100度间。
所述的前轮属于后偏置轮，当所述后轮无法提供动力时，由所述前轮提供动力。
所述摇杆滑块机构包括电机、丝杆、滑块、丝杆螺母、摇块、摇杆、丝杆平台；所述丝杆平台固定安装在车架上，所述丝杆平台一端安装电机，电机的输出轴连接丝杆，所述丝杆螺母通过滚珠滑动连接安装在丝杆上，所述摇块滑动连接安装在摇杆上，摇杆固定安装在A字架上，所述丝杆螺母固定安装在滑块中，摇块通过转动连接安装滑块。
本发明的工作原理如下：
丝杆平台一端的电机驱动丝杆的转动，使滑块可以左右往复运动，滑块同摇杆、摇块，A字架共同构成滑块摇杆机构，滑块的左右往复运动使得机构中摇杆可以有左右往复运动，摇杆和A字架固定连接形成刚性结构，使得A字架也能够产生左右往复的摆动，由于安装轮子轴线与竖着方向存在倾角会使轮子有回到平衡状态的趋势，此两者的作用产生了轮子前进时所需要的静摩擦力。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明通过直接通过滑块摇杆机构引起A字架的摆动实现一种新的从动轮式机器人的运动形式。本发明作为一种新的机器人运动形式，属于从动轮式机器人，其具有控制自由度少，机构简单等特点。此外，本发明通过摆臂的变化以调节轮子转向从而获得前进动力。本发明的机器人有很强的趣味性，可用于娱乐表演，也可以作为非完整系统相关理论研究的验证平台。
附图说明
图1是本发明实施例的一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人立体示意图。
图2是本发明实施例的一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人主视图。
图3是本发明实施例的一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人俯视图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整地描述。             
如图1、2、3所示，一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，包括一对后轮1、前轮2、车架3、A字架4以及摇杆滑块机构5；所述前轮2旋转连接在前轮架16上，所述前轮架16旋转连接在所述车架3上，所述A字架4的头部旋转连接在所述的车架3上，所述A字架4的两条腿臂分别通过一对转轴7与后轮架6旋转连接，一对后轮1与后轮架6旋转连接，所述转轴7的中心轴线与竖直方向成一倾角；所述摇杆滑块机构5的滑块机构固定设置在所述车架3上，所述摇杆滑块机构5的摇杆机构固定连接在A字架4上，用电机驱动所述摇杆滑块机构5的摇杆机构旋转，并由滑块机构带动所述A字架4的左右摆动，从而驱动所述龙行车式机器人前进。
还包括转向电机15，所述转向电机15连接前轮架16，用以控制所述前轮2的行进方向。
所述A字架4的张角为α，所述摇杆滑块机构5控制所述A字架4的摆角为β，所述摆角β的范围在+α/2之间。本实施例中，A字架摆臂张角为100度，A字架摆臂的摆动幅度在+50度内。
所述的前轮2属于后偏置轮，当所述后轮1无法提供动力时，由所述前轮2提供动力。
所述摇杆滑块机构5包括电机8、丝杆9、滑块10、丝杆螺母11、摇块12、摇杆13、丝杆平台14；所述丝杆平台14固定安装在车架3上，所述丝杆平台14一端安装电机8，电机8的输出轴连接丝杆9，所述丝杆螺母11通过滚珠滑动连接安装在丝杆9上，所述摇块12滑动连接安装在摇杆13上，摇杆13固定安装在A字架4上，所述丝杆螺母11固定安装在滑块10中，摇块12通过转动连接安装滑块10。

Claims (5)

1.一种基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，其特征在于，包括一对后轮（1）、前轮（2）、车架（3）、A字架（4）以及摇杆滑块机构（5）；所述前轮（2）旋转连接在前轮架（16）上，所述前轮架（16）旋转连接在所述车架（3）上，所述A字架（4）的头部旋转连接在所述的车架（3）上，所述A字架（4）的两条腿臂分别通过一对转轴（7）与后轮架（6）旋转连接，一对后轮（1）与后轮架（6）旋转连接，所述转轴（7）的中心轴线与竖直方向成一倾角；所述摇杆滑块机构（5）的滑块机构固定设置在所述车架（3）上，所述摇杆滑块机构（5）的摇杆机构固定连接在A字架（4）上，用电机驱动所述摇杆滑块机构（5）的摇杆机构旋转，并由滑块机构带动所述A字架（4）的左右摆动，从而驱动所述龙行车式机器人前进。
2.根据权利要求1所述的基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，其特征在于，还包括转向电机（15），所述转向电机（15）连接前轮架（16），用以控制所述前轮（2）的行进方向。
3.根据权利要求1所述的基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，其特征在于，所述A字架（4）的张角为α，所述摇杆滑块机构（5）控制所述A字架（4）的摆角为β，所述摆角β的范围在+α/2之间，α的范围为60~100度。
4.根据权利要求1所述的基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，其特征在于，所述的前轮（2）属于后偏置轮，当所述后轮（1）无法提供动力时，由所述前轮（2）提供动力。
5.根据权利要求1所述的基于滑块摇杆机构的龙行车式机器人，其特征在于，所述摇杆滑块机构（5）包括电机（8）、丝杆（9）、滑块（10）、丝杆螺母（11）、摇块（12）、摇杆（13）、丝杆平台（14）；所述丝杆平台（14）固定安装在车架（3）上，所述丝杆平台（14）一端安装电机（8），电机（8）的输出轴连接丝杆（9），所述丝杆螺母（11）通过滚珠滑动连接安装在丝杆（9）上，所述摇块（12）滑动连接安装在摇杆（13）上，摇杆（13）固定安装在A字架（4）上，所述丝杆螺母（11）固定安装在滑块（10）中，摇块（12）通过转动连接安装滑块（10）。
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