CN105564522A - 节肢型电磁探索机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节肢型电磁探索机器人，包括分别具有一对车轮的头车、尾车，以及由柔性连接件串接于头车、尾车之间的中间车；所述头车、尾车的车轮匹配有电控刹车机构；头车、尾车、中间车的车身均包括有车身电磁体，且车身电磁体励磁后，它们的NS极连线沿车身前后方向；头车内设有励磁控制器，励磁控制器可对各车身电磁体进行正向和反向励磁。该机器人不仅可以适应各种复杂地形的探索任务，并且结构简单，难以损坏。

Description

节肢型电磁探索机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别地，是一种探索机器人。

背景技术

在通行区域较为复杂的工况下，目前通常采用机器人小车进行探索作业；而目前的机器人小车或者只能适应较平坦的路面，或者结构较为复杂，容易损坏。典型地，为了凹凸不平的复杂地形，宜采用类似火车的节肢型小车，其动力源设于车头，而通过复杂的传动机构将动力输送到后续的各节车体上，该种机器人小车在实际工作过程中，由于工况复杂，极容易在一个传动部件卡塞的情况下，使整辆车失去动力。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种节肢型电磁探索机器人，该机器人不仅可以适应各种复杂地形的探索任务，并且结构简单，难以损坏。

本发明实现技术目的所采用的技术方案是：该节肢型电磁探索机器人包括头车、尾车，以及由柔性连接件串接于头车、尾车之间的中间车；所述头车、尾车、中间车分别具有一对车轮；所述头车、尾车的车轮匹配有电控刹车机构；所述头车、尾车、中间车的车身均包括有车身电磁体，且车身电磁体励磁后，各车身电磁体的NS极连线沿车身前后方向；所述头车内设有励磁控制器，所述励磁控制器可对各所述车身电磁体进行正向和反向励磁；在机器人前进过程中，所述励磁控制器、电控刹车控制器按如下方式工作：首先，刹住所述头车的车轮，放开所述尾车的车轮，使各相邻的所述车身电磁体异极相吸；接着，放开所述头车的车轮，刹住所述尾车的车轮，使各相邻的所述车身电磁体同极相斥；所述头车前部还设有摄像头。

作为优选，所述头车内还设有无线收发器，以便于远程控制。

作为优选，所述头车、尾车，及中间车的重心低于车轮的轮轴，且重心处于最下方时，该重心所对应的头车、尾车或中间车的车身处于水平位置。

作为优选，各车身之间的所述柔性连接件由弹簧构成，不仅可防止车身之间的刚性碰撞，并且可以储存各车身完成异极相吸时的动能，使之在各车身同极相斥时释放，从而不仅节约了能量，还提高了动力。

作为优选，所述头车的左右两个车轮相互独立，且左轮和右轮独立匹配刹车机构，以在左轮与右轮之间形成差速；从而利用所述差速实现头车的转向。进一步地，所述头车的左轮和右轮相互对称，分别包括轮体及从轮体中心向车身延伸的悬轴，所述悬轴伸入车身内的水平气缸内；所述水平气缸的底端设有由所述励磁控制器控制的气缸电磁体；所述悬轴由软铁构成，且悬轴的自由端受所述气缸电磁体吸引而向气缸内深入到极限位置时，该悬轴所对应的车轮内侧面压紧于车身表面；所述励磁控制器、气缸电磁体、气缸、悬轴共同构成车轮的电控刹车机构。

本发明的有益效果在于：该节肢型电磁探索机器人在探索作业时，首先，由于头车、尾车、中间车的车身均只有一对车轮，而各车身之间柔性连接，因此该机器人可以稳定地匍匐于任意复杂的地形上面；其次，当需要该机器人前进时，先首先，刹住所述头车的车轮，放开所述尾车的车轮，使各相邻的所述车身电磁体异极相吸，此时，由于头车的车轮难以滚动，致使各中间车和尾车均被向前吸向头车；接着，放开所述头车的车轮，刹住所述尾车的车轮，使各相邻的所述车身电磁体同极相斥，此时，由于尾车的车轮难以滚动，致使头车及各中间车均在磁斥力作用下向前移动；从而完成一个前进周期；此后，交替使各车身异极相吸、同极相斥，同时对头车、尾车的车轮交替刹住、放开；从而实现连续的前进周期，使该探索机器人连续前进；由于该探索机器人没有传动机构，甚至没有电机，因此结构简单，成本较低，还难以损坏。

附图说明

图1是本节肢型电磁探索机器人实施例一的示意图。

图2是本节肢型电磁探索机器人实施例一的一个前进周期示意图。

图3是本节肢型电磁探索机器人实施例二的示意图。

图4是本节肢型电磁探索机器人中，头车的电控刹车机构的一个实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

在图1所示的实施例一中，该节肢型电磁探索机器人包括头车1、尾车2，以及由拉绳41串接于头车1、尾车2之间的中间车3；所述头车1、尾车2、中间车3分别具有一对车轮5；所述头车1、尾车2的车轮匹配有电控刹车机构；所述头车1、尾车2、中间车3的车身均包括有车身电磁体（未图示），且车身电磁体励磁后，各车身电磁体的NS极连线沿车身前后方向，即，可使各车身的磁极相互正对；所述头车1内设有励磁控制器（未图示），所述励磁控制器可对各所述车身电磁体进行正向和反向励磁；在机器人前进过程中，所述励磁控制器、电控刹车控制器按如下方式工作：首先，刹住所述头车1的车轮，放开所述尾车2的车轮，使各相邻的所述车身电磁体异极相吸；接着，放开所述头车1的车轮，刹住所述尾车2的车轮，使各相邻的所述车身电磁体同极相斥；所述头车1前部还设有摄像头11。

上述的探索机器人，所述头车1、尾车2，及中间车3的重心低于车轮5的轮轴，且重心处于最下方时，该重心所对应的头车1、尾车2或中间车3的车身处于水平位置；为此，可以在各车身的底部配置配重块。按此方案，当车身绕着轮轴摆动时，车身重心必然上升，从而在重力作用下，在结束颠簸后，重心必然会回复到最低位置，从而使车身平衡于水平位置。

另外，所述头车1内还可以设置无线收发器，以便于远程控制。

上述节肢型电磁探索机器人在探索作业时，首先，由于头车1、尾车2、中间车3的车身均只有一对车轮5，而各车身之间柔性连接，因此该机器人可以稳定地匍匐于任意复杂的地形上面；其次，当需要该机器人前进时，先首先，刹住所述头车1的车轮，放开所述尾车2的车轮，使各相邻的所述车身电磁体异极相吸，此时，由于头车1的车轮难以滚动，致使各中间车3和尾车2均被向前吸向头车1；接着，放开所述头车1的车轮，刹住所述尾车2的车轮，使各相邻的所述车身电磁体同极相斥，此时，由于尾车2的车轮难以滚动，致使头车1及各中间车3均在磁斥力作用下向前移动；从而完成一个前进周期；该前进周期如图2所示，最上面的状态表示各车身同极相斥，探索机器人伸展至最长；中间状态表示各车身异极相吸，探索机器人向前缩短至最短；最下方的状态表示各车身同极相斥，探索机器人又向前伸展至最长；图2中，打叉的车轮表示该车轮被刹车刹住。

可见，交替使各车身异极相吸、同极相斥，同时对头车1、尾车2的车轮交替刹住、放开；从而可实现连续的前进周期，使该探索机器人连续前进；由于该探索机器人没有传动机构，甚至没有电机，因此结构简单，成本较低，还难以损坏。

对于图3所示的实施例二，与实施例一的不同之处在于：各车身之间的所述柔性连接件由弹簧42构成，不仅可防止车身之间的刚性碰撞，并且可以储存各车身完成异极相吸时的动能，使之在各车身同极相斥时释放，从而不仅节约了能量，还提高了动力。

对于上述的两个实施例，为了实现探索机器人的转向，可使所述头车1的左右两个车轮相互独立，且左轮和右轮独立匹配电控刹车机构，以在左轮与右轮之间形成差速；从而利用所述差速实现头车1的转向。

对于头车的电控刹车机构，其一个实施例如图4所示，所述头车1的左轮5和右轮5‘相互对称，分别包括轮体及从轮体中心向车身延伸的悬轴51，所述悬轴51伸入车身内的水平气缸10内；所述水平气缸10的底端设有由所述励磁控制器控制的气缸电磁体11；所述悬轴51由软铁构成，且悬轴51的自由端受所述气缸电磁体11吸引而向水平气缸10内深入到极限位置时，该悬轴51所对应的车轮内侧面压紧于车身侧面，这使得该车轮的阻力剧增，使车轮被刹住；而当气缸电磁体11不通电时，悬轴51的自由端不受引力，从而在水平气缸10内的气体压力下，使悬轴51对应的车轮远离车身侧面。所述励磁控制器、气缸电磁体11、水平气缸10、悬轴51共同构成车轮的电控刹车机构。可见，该电控刹车机构以极其简单的方式实现了车轮的平稳刹车，并且实现了左右车轮的独立刹车。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种节肢型电磁探索机器人，包括头车（1）、尾车（2），以及由柔性连接件串接于头车（1）、尾车（2）之间的中间车（3）；其特征在于：所述头车（1）、尾车（2）、中间（3）车分别具有一对车轮（3）；所述头车（1）、尾车（2）的车轮匹配有电控刹车机构；所述头车（1）、尾车（2）、中间车（3）的车身均包括有车身电磁体，且车身电磁体励磁后，各车身电磁体的NS极连线沿车身前后方向；所述头车（1）内设有励磁控制器，所述励磁控制器可对各所述车身电磁体进行正向和反向励磁；在机器人前进过程中，所述励磁控制器、电控刹车控制器按如下方式工作：首先，刹住所述头车（1）的车轮，放开所述尾车（2）的车轮，使各相邻的所述车身电磁体异极相吸；接着，放开所述头车（1）的车轮，刹住所述尾车（2）的车轮，使各相邻的所述车身电磁体同极相斥；所述头车（1）前部还设有摄像头（6）。

2.根据权利要求1所述的节肢型电磁探索机器人，其特征在于：所述头车（1）内还设有无线收发器，以便于远程控制。

3.根据权利要求1所述的节肢型电磁探索机器人，其特征在于：所述头车（1）、尾车（2），及中间车（3）的重心低于车轮（5）的轮轴，且重心处于最下方时，该重心所对应的头车（1）、尾车（2）或中间车（3）的车身处于水平位置。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的节肢型电磁探索机器人，其特征在于：各车身之间的所述柔性连接件由弹簧（42）构成。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的节肢型电磁探索机器人，其特征在于：所述头车（1）的左右两个车轮相互独立，且左轮和右轮独立匹配电控刹车机构，以在左轮与右轮之间形成差速；从而利用所述差速实现头车（1）的转向。

6.根据权利要求5所述的节肢型电磁探索机器人，其特征在于：所述头车（1）的左轮和右轮相互对称，分别包括轮体及从轮体中心向车身延伸的悬轴（51），所述悬轴（51）伸入车身内的水平气缸（10）内；所述水平气缸（10）的底端设有由所述励磁控制器控制的气缸电磁体（11）；所述悬轴（51）由软铁构成，且悬轴（51）的自由端受所述气缸电磁体（11）吸引而向气缸内深入到极限位置时，该悬轴（51）所对应的车轮内侧面压紧于车身表面；所述励磁控制器、气缸电磁体、气缸、悬轴共同构成车轮的电控刹车机构。