CN105128956A - 履带复合式机器人 - Google Patents

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侯文峰
洪志伟
陈家进
廖铸成
陈开智
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Abstract

本发明涉及机器人的技术领域,公开了履带复合式机器人,包括移动平台以及两个转轴,两个转轴活动穿设在移动平台中,且转轴的两端分别延伸至移动平台的两侧外,形成外延段,外延段连接有主履带轮;两个转轴同侧的两个主履带轮上套设有主履带;各个主履带轮上铰接有摆臂,摆臂的内端铰接在主履带轮上,摆臂的外端铰接有辅履带轮,且两个同侧的摆臂之间呈相背离布置。本发明提供的履带复合式机器人,利用履带的牵引移动,在平坦的轮上平稳的行走,牵引性能好,不会出现打滑的现象;另外,在一些凹凸不平的道路,以及翻小沟、越小坡等障碍时,利用摆臂的配合作用,可以平稳的越过障碍,具有攀爬性能,能够平稳的越过障碍,实现平稳的行走。

Description

履带复合式机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及机器人的技术领域,尤其涉及履带复合式机器人。
背景技术
[0002] 随着现代自动化技术的发展,机器人越来越多的参与在人们的生活中。机器人是自动执行工作的机器装置,它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。
[0003] 现时,机器人的种类非常多,如工业机器人、国防机器人、特殊用途机器人(搬运机器人、无人搬运机器人、挖掘救灾机器人、清洗服务机器人、管道机器人、下水道机器人)等等;或是其他一些用于教育训练的机器人、娱乐机器人、外科手术辅助机器人等。
[0004]目前,老年人已经成为社会上比较大的一个群体,而对于该群体的服务以及照顾也都是需要的。现有技术中,对于一些老年人,特别是行走不方便的老年人,一般都会配置轮椅或行走机器人等辅助老人外出行走等,但是,在日常生活行走的地形中,除了平坦的大路外,还有一些凹凸不平的道路,以及翻小沟、越小坡等小障碍的存在,而且,某些地区城市系统不完善,在大于过后,路面上常常会出现一些积水等现象,这样,对于现有的行走类的机器人而言,则难以稳定的越障,牵引性能也差,容易出现打滑等问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供履带复合式机器人,旨在解决解决现有技术中的机器人难以稳定越障、牵引性能差以及容易打滑的问题,
[0006] 本发明是这样实现的,履带复合式机器人,包括移动平台以及两个转轴,两个所述转轴活动穿设在所述移动平台中,且所述转轴的两端分别延伸至所述移动平台的两侧外,形成外延段,所述外延段连接有主履带轮;两个所述转轴同侧的两个主履带轮上套设有主履带;各个所述主履带轮上铰接有摆臂,所述摆臂的内端铰接在所述主履带轮上,所述摆臂的外端铰接有辅履带轮,且两个同侧的摆臂之间呈相背离布置。
[0007] 进一步地,所述主履带轮上设有两个相互隔离布置的轮槽,所述主履带及辅履带分别套设在所述主履带轮上的两个轮槽上。
[0008] 进一步地,所述摆臂呈板状,所述摆臂的内端铰接在所述主履带轮的外侧,所述摆臂的外端铰接在所述辅履带轮的外侧。
[0009] 进一步地,所述摆臂的内端及外端分别呈弧形状,所述摆臂内端的直径大于所述摆臂外端的直径。
[0010] 进一步地,所述移动平台内设有空腔,两个所述转轴穿过所述空腔,形成位于所述空腔内的驱动段;所述移动平台的空腔内设有电机,所述电机与所述转轴的驱动段之间设有传动结构。
[0011] 进一步地,所述传动结构包括从动齿轮以及与所述从动齿轮嗤合连接的主动齿轮,所述从动齿轮连接在所述转轴的驱动段,所述主动齿轮连接在所述电机的驱动轴。
[0012] 进一步地,所述移动平台的空腔内设有两个所述电机,所述转轴的驱动段上设有两个所述从动齿轮。
[0013] 进一步地,所述移动平台上设有用于隔离所述移动平台扰动的稳定平台。
[0014] 进一步地,所述移动平台上设有用于抓取物体的机械臂。
[0015] 进一步地,所述移动平台的空腔内设有用于控制所述履带复合式机器人运行的控制电路板。
[0016]与现有技术相比,本发明提供的履带复合式机器人,利用履带的牵引移动,在平坦的轮上平稳的行走,牵引性能好,不会出现打滑的现象;另外,在一些凹凸不平的道路,以及翻小沟、越小坡等障碍时,利用摆臂的配合作用,可以平稳的越过障碍,具有攀爬性能,能够平稳的越过障碍,实现平稳的行走。
附图说明
[0017]图1是本发明实施例提供的履带复合式机器人的立体示意图;
[0018]图2是本发明实施例提供的履带复合式机器人越障过程示意图。
具体实施方式
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0020] 以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
[0021] 如图1〜2所示,为本发明提供的较佳实施例。
[0022] 本实施例提供的履带复合式机器人,可以运用在辅助老年人行走的器械中,当然,其也可以运用在其它功能的行走器械中。
[0023] 履带复合式机器人包括移动平台11以及两个转轴,移动平台11呈四方体状,当然,移动平台11也可以呈其他多种形状,不仅限与四方体状。为了便于描述说明,两个转轴平行布置,且两个转轴分别活动穿设在移动平台11中,转轴的两端分别延伸至移动平台11的两侧,形成外延段。
[0024] 在转轴的外延段上设有主履带轮13,且两个转轴同侧的两个主履带轮13上套设主履带12,这样,随着转轴的转动,驱动转轴两侧的主履带轮13转动,当主履带轮13转动时,两个转轴同侧的主履带轮13上的主履带12则被驱动转动,从而实现履带复合式机器人的行走。
[0025] 本实施例中,各个主履带轮13上铰接有摆臂16,该摆臂16的内端铰接在主履带轮13上,这样,摆臂16则可以相对于主履带轮13摆动,且摆臂16的外端朝外延伸布置,且铰接有辅履带轮15。两个同侧的摆臂16分别相背离布置,也就是说,连接在两个同侧的主履带轮13上的摆臂16,一个朝前延伸,一个朝后延伸,形成相背离布置。
[0026] 具体地,在与摆动臂连接的主履带轮13及辅履带轮15上套设有辅履带14,这样,随着主履带轮13的转动,驱动辅履带14的转动,从而辅履带轮15也随之转动。
[0027] 上述提供的履带复合式机器人,利用履带的牵引移动,在平坦的轮上平稳的行走,牵引性能好,不会出现打滑的现象;另外,在一些凹凸不平的道路,以及翻小沟、越小坡等障碍时,具有攀爬性能,能够平稳的越过障碍,实现平稳的行走。
[0028] 在攀爬过程中,对于不同高度的台阶,该机器人的攀爬动作也有不同,具体如下:
[0029] 第一种:台阶高度很小,小于机器人辅履带轮15的半径时,此时,则不需要对摆臂16做任何操作,就可以直接翻过障碍物。
[0030] 第二种:台阶有一定的高度,但小于机器人的主履带轮13的半径时,则可以在翻越障碍时,抬起位于移动平台11前端的摆臂16,然后直接通过。
[0031] 第三种:如图2所示,台阶较高,需要机器人通过协调位于移动平台11前端机后端的摆臂16运动来配合完成障碍翻越,可以分为以下几个步骤:
[0032] I)、机器人平稳前行至台阶前;
[0033] 2)、位于移动平台11前端的摆臂16抬起,将辅履带轮15置于台阶上;
[0034] 3)、随着机器人的继续前行,位于移动平台11前端的主履带轮13也被抬起,直至位于移动平台11前端的主履带轮13置于台阶上,此时,移动平台11前端的辅履带14置于台阶上,移动平台11后端的辅履带14置于台阶下,整个移动平台11处于倾斜状态;
[0035] 4)、随着机器人的不断前行,整个移动平台11置于台阶上,置于移动平台11后端的辅履带14也至于台阶上,则完成了整个越障过程。
[0036] 由于主履带轮13上分别需要套上主履带12及辅履带14,这样,为了避免主履带12及辅履带14之间相互干涉,在主履带轮13上形成有两个相互隔离的轮槽,这样,当主履带12及辅履带14分别套在主履带轮13上两个轮槽上,则可以相互隔开。
[0037] 本实施例中,摆臂16呈板状,其内端铰接在主履带轮13的外侧,外端铰接在辅履带轮15的外侧,也就是整个摆臂16形成在外侧位置,这样,则便于摆臂16的连接及布置。
[0038] 由于主履带轮13的直径大于辅履带轮15的直径,这样,摆臂16的内端形成弧形状的大头端,外端形成弧形状的小头端,其中,大头端的直径大于小头端的直径,这样,有利于摆臂16与主履带轮13及辅履带轮15的连接。
[0039] 本实施例中,移动平台11内设有空腔,上述的两个转轴穿过空腔中,形成位于空腔内的驱动段;在移动平台11的空腔内设有电机,电机与两个转轴的驱动段之间设有传动结构,这样,利用该传动结构则可以驱动转轴的转动,从而使得主履带轮13转动,主履带12转动,进而使得辅履带14转动,驱动辅履带轮15转动。
[0040] 具体地,传动结构包括设置在驱动段上的从动齿轮以及连接在电机驱动轴上的主动齿轮,主动齿轮与从动齿轮啮合连接,这样,则可以利用电机驱动轴的转动,驱动转轴的转动。
[0041] 本实施例中,为了实现转轴的平稳转动,在移动平台11的空腔内设有两个上述的电机,并且,在转轴上设有两个所述的从动齿轮,这样,两个电极驱动轴的主动齿轮分别与两个从动齿轮啮合连接,从而通过两个电机的同时驱动,实现转轴的平稳转动。
[0042] 本实施例中,在移动平台11上设置有稳定平台10,该稳定平台10能够隔离对移动平台11稳定性不利的扰动以及摩擦,以实现整个履带复合式机器人平稳的移动,这样,通过稳定平台10的设置,使得整个履带复合式机器人无论在拍摄方面还是射击、民用等方面都具有十分重要的意义。
[0043] 稳定平台10式内设有陀螺仪,该陀螺仪可以实现转轴动力的协调。具体地,陀螺仪为基于MPU-6050版的陀螺仪。通过稳定平台10,机器人攀爬过程中,使得移动平台11保持水平或一定的角度,同时,在这个稳定平台10的作用下,还能保证摄像的稳定性,不会因机器的行走、地形的变化或机身的抖动而产生晃动。
[0044] 本实施例中,为了实现履带复合式机器人在行走过程中,具备抓取物体的性能,在移动平台11上设有机械臂17,利用该机械臂17,则可以抓取物体。
[0045] 在机械臂17的末端设有夹持器,利用该夹持器,则可以抓取物体。具体地,机械臂17包括多个连接杆,多个连接杆依序连接,形成三自由度的移动结构,这样,该移动结构连接在移动平台11上,且夹持器连接在移动结构上,从而实现夹持器可以三自由度移动的性會K。
[0046] 具体地,机械臂17对物体抓取的过程可分解为:(I)机械手末端的夹持器到达目标处;⑵抓取目标。
[0047] 夹持器要完成目标物体的抓取任务,就需要确定机械臂17末端的夹持器的期望位置。这样,在移动平台11上设置有摄像头,利用该摄像头对图像进行高速采样和图像配准,目标物体样本的色度通过信息可以比较准确地描述目标物体的真实颜色,这样机器人就可以在远距离通过颜色设别算法搜寻目标所在区域,当搜寻的颜色出现在摄像头区域内,一个白色的交叉十字会标明该颜色物体的位置,待机器人靠近后再进行特征点匹配,判断是否为目标物体。
[0048] 本实施例中,在移动平台11的空腔内设有控制电路板,该控制电路板用于控制整个履带复合式机器人的运作。控制电路板具有稳压电源元件,这样,可以保证不会烧坏元器件。
[0049] 控制电路板还具有低压报警元件,以及多通道无线控制发射及接收元件。其中,当电源过低时,该低压报警元件可以进行报警;多通道无线控制发射及接收元件可以对信号进行分离处理,进而与发射机信号对应控制。
[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.履带复合式机器人,其特征在于,包括移动平台以及两个转轴,两个所述转轴活动穿设在所述移动平台中,且所述转轴的两端分别延伸至所述移动平台的两侧外,形成外延段,所述外延段连接有主履带轮;两个所述转轴同侧的两个主履带轮上套设有主履带;各个所述主履带轮上铰接有摆臂,所述摆臂的内端铰接在所述主履带轮上,所述摆臂的外端铰接有辅履带轮,且两个同侧的摆臂之间呈相背离布置。
2.如权利要求1所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述主履带轮上设有两个相互隔离布置的轮槽,所述主履带及辅履带分别套设在所述主履带轮上的两个轮槽上。
3.如权利要求1或2所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述摆臂呈板状,所述摆臂的内端铰接在所述主履带轮的外侧,所述摆臂的外端铰接在所述辅履带轮的外侧。
4.如权利要求3所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述摆臂的内端及外端分别呈弧形状,所述摆臂内端的直径大于所述摆臂外端的直径。
5.如权利要求1或2所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述移动平台内设有空腔,两个所述转轴穿过所述空腔,形成位于所述空腔内的驱动段;所述移动平台的空腔内设有电机,所述电机与所述转轴的驱动段之间设有传动结构。
6.如权利要求5所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述传动结构包括从动齿轮以及与所述从动齿轮啮合连接的主动齿轮,所述从动齿轮连接在所述转轴的驱动段,所述主动齿轮连接在所述电机的驱动轴。
7.如权利要求5所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述移动平台的空腔内设有两个所述电机,所述转轴的驱动段上设有两个所述从动齿轮。
8.如权利要求1或2所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述移动平台上设有用于隔离所述移动平台扰动的稳定平台。
9.如权利要求1或2所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述移动平台上设有用于抓取物体的机械臂。
10.如权利要求1或2所述的履带复合式机器人,其特征在于,所述移动平台的空腔内设有用于控制所述履带复合式机器人运行的控制电路板。
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