CN106892011A - 履带‑腿足复合式移动机器人 - Google Patents

Abstract

一种履带‑腿足复合式移动机器人，包括履带行走单元，在履带行走单元的前部两侧以及后部两侧均安装有大腿辅助越障单元，每条大腿辅助越障单元上连接一个小腿辅助越障单元。常规履带行进模式下，大腿可辅助越障，小腿可以收缩不用；大腿伸展辅助越过较低的障碍物；小腿参与的模式下可以变为四足运动的模式。两侧大小腿都有独立的动力系统驱动，可以在控制系统的控制下，独立摆动，帮助越过障碍或者像四足一样行进。该机器人在常规履带式机器人的基础上增加了大腿和小腿，既可以用传统履带的模式行进，也可以在越障时采用四足的模式辅助越障，既保留了履带式机器人的行进速度平稳性和能量效率，又增加了足式机器人的高通过能力。

Description

履带-腿足复合式移动机器人

技术领域

本发明涉及一种履带与腿足相结合的复合式移动机器人，属于移动机器人技术领域。

背景技术

履带式移动机器人在平坦路况下移动迅速而平稳，能量利用效率高，节省能量；也能够在起伏不平的路况或诸如沙地，泥地，陡坡等路况下行驶，应用范围广。如CN101780817A公开的《煤矿井下危险区域探测机器人平台》。

虽然该机器人所用履带的构形可以根据地形条件和作业要求进行适当变化，但是在面对楼梯，石堆，树枝这些有较高障碍物的地方，穿行比较困难或者无法穿行。而四足机器人是最佳的多足机器人形式，具有适应复杂地形、运动灵活和越障能力强等方面的巨大优势，能够较好地通过复杂崎岖的环境。

发明内容

为克服现有履带式机器人技术中的不足，本发明提出一种履带-腿足复合式移动机器人，该机器人可根据具体地形变换机构构型，具备履带式行进和足部辅助越障运动模式。

为了实现上述目的，本发明的履带-腿足复合式移动机器人采用以下技术方案：

该机器人，包括履带行走单元，在履带行走单元的前部两侧以及后部两侧均安装有大腿辅助越障单元，每条大腿辅助越障单元上连接一个小腿辅助越障单元。

所述大腿辅助越障单元，包括大腿轴、大腿部和大腿驱动机构，大腿轴安装在履带行走单元的壳体上，大腿轴的一端与大腿驱动机构连接，大腿轴的另一端上安装有大腿，大腿的两端均安装有滚轮，两个滚轮之间连接辅助履带。大腿驱动机构包括安装在所述壳体内的电机以及与电机连接的减速器。

所述小腿辅助越障单元，包括小腿驱动机构、回转轴和小腿，小腿驱动机构和回转轴安装在大腿上，小腿驱动机构和回转轴上分别安装有相啮合的输出齿轮和传动齿轮，小腿安装在回转轴上。所述小腿的下部连接有防滑足部。

履带行走单元可以采用现有各种履带式移动机器人。常规履带行进模式下，大腿可辅助越障，小腿可以收缩不用，靠两侧主履带行进；大腿伸展辅助越过较低的障碍物；小腿参与的模式下可以变为四足运动的模式。两侧大小腿都有独立的动力系统驱动，可以在控制系统的控制下，独立摆动，帮助越过障碍或者像四足一样行进。

本发明在常规履带式机器人的基础上增加了四条大腿和小腿，大小腿可以辅助越障，既可以用传统履带的模式行进，也可以在越障时采用四足的模式辅助越障，既保留了履带式机器人的行进速度平稳性和能量效率，又增加了足式机器人的高通过能力。

附图说明

图1是本发明履带-腿足复合式移动机器人的立体结构示意图，该图同时反映足式移动模式。

图2是本发明中大腿辅助越障单元的结构示意图。

图3是本发明中小腿辅助越障单元的结构示意图。

图4是本发明的履带行进模式示意图。

图中：1.履带行走单元，2.大腿辅助越障单元，3.小腿辅助越障单元，4.主履带，5.正压壳体，6.前驱动轮，7.前轮空心轴，8.左主履带驱动机构，9.右主履带驱动机构，10.大腿轴，11.左前大腿驱动机构，12.右前大腿驱动机构，13.大腿，14.辅助履带，15.小腿驱动电机，16.输出齿轮，17.传动齿轮，18.回转轴，19.小腿，20.防滑足部。

具体实施方式

如图1所示，本发明的履带-腿足复合式移动机器人，包括履带行走单元1，在履带行走单元1的前部两侧以及后部两侧均安装有大腿辅助越障单元2，每条大腿辅助越障单元2上连接一个小腿辅助越障单元3。

履带行走单元1可以采用现有各种履带式移动机器人，如CN101780817A公开的《煤矿井下危险区域探测机器人平台》。《煤矿井下危险区域探测机器人平台》的行走单元如图2所示，包括前驱动轮6和后轮(图中未画出)，两个前驱动轮6分别安装在两个前轮空心轴7上，两个前轮空心轴7分别设置于正压壳体5的前端两侧，两个后轮通过安装轴安装于正压壳体5的后端两侧，前驱动轮6与后轮之间连接有主履带4(参见图1)。正压壳体5内部安装有驱动两个前轮空心轴7转动的左主履带驱动机构8和右主履带驱动机构9，两个前轮空心轴7与相应的驱动机构之间通过同步带传动连接。左主履带驱动机构8和右主履带驱动机构9通过同步带驱动前轮空心轴7及其上的前驱动轮6，进而驱动左右两侧主履带4运动。左主履带驱动机构8和右主履带驱动机构9均由驱动电机及与驱动电机连接的减速器构成。

大腿辅助越障单元2的结构如图2所示，包括大腿轴10、大腿驱动机构和大腿13，大腿轴10安装在正压壳体5上，大腿轴10可以穿过前轮空心轴7的内孔，也可以直接通过轴承安装在正压壳体5上。左前大腿轴10的一端与安装在正压壳体5内的左前大腿驱动机构11连接，右前大腿轴与安装在正压壳体5内的右前大腿驱动机构12连接，左后大腿轴和右后大腿轴也分别与一套大腿驱动机构连接，四条大腿轴独立控制和驱动(参见图2)。大腿驱动机构由安装在正压壳体5内的驱动电机以及与驱动电机连接的减速器构成。大腿轴10的另一端(外端)上安装有大腿13。大腿13的两端均安装有滚轮，两个滚轮之间连接辅助履带14(参见图3)。也可以只在大腿13的后端设置滚轮，另一个滚轮由前驱动轮6替代，在滚轮与前驱动轮6之间连接有辅助履带14。

小腿辅助越障单元3的结构如图3所示，包括小腿驱动机构、回转轴18和小腿19。小腿驱动机构和回转轴18安装在大腿13上，小腿驱动机构采用小腿驱动电机15。小腿驱动电机15和回转轴18上分别安装有输出齿轮16和传动齿轮17，输出齿轮16和传动齿轮17相啮合。小腿19安装在回转轴18上，小腿19的下部连接有防滑足部20。小腿驱动电机15的输出扭矩经减速器放大后，由输出齿轮16输出，经传动齿轮17啮合后驱动小腿19的摆动，小腿19可以360度全向回转。

本发明的具体运行过程如下：

1.常规履带行进模式，如图4所示。该模式下只使用履带行走单元1，不使用小腿19和大腿13，小腿19回收贴于大腿13上，大腿13向上抬起。履带行走单元1靠两侧的主履带4行进，左主履带驱动机构8和右主履带驱动机构9可以在控制系统的控制下，改变转速，从而差速运动，进行转向。

2.大腿辅助越障行进模式。该模式下使用履带行走单元1和大腿13，不使用小腿19，小腿19回收贴于大腿13上。履带行走单元1靠两侧的主履带4行进，大腿13在大腿驱动机构驱动下伸展，越过较低的障碍物。

3.小腿辅助越障行进模式(四足行进模式)，如图1所示。该模式下使用小腿19和大腿13，履带行走单元1可以使用也可以不使用。小腿13参与的模式下可以变为四足运动的模式。两侧小腿19和大腿13都由各自的动力系统驱动，可以在控制系统的控制下，独立摆动，帮助越过障碍或者像四足一样行进。

Claims (5)

1.一种履带-腿足复合式移动机器人，包括履带行走单元，其特征是：在履带行走单元的前部两侧以及后部两侧均安装有大腿辅助越障单元，每条大腿辅助越障单元上连接一个小腿辅助越障单元。

2.根据权利要求1所述的履带-腿足复合式移动机器人，其特征是：所述大腿辅助越障单元，包括大腿轴、大腿部和大腿驱动机构，大腿轴安装在履带行走单元的壳体上，大腿轴的一端与大腿驱动机构连接，大腿轴的另一端上安装有大腿，大腿的两端均安装有滚轮，两个滚轮之间连接辅助履带。

3.根据权利要求2所述的履带-腿足复合式移动机器人，其特征是：大腿驱动机构包括安装在所述壳体内的电机以及与电机连接的减速器。

4.根据权利要求1所述的履带-腿足复合式移动机器人，其特征是：所述小腿辅助越障单元，包括小腿驱动机构、回转轴和小腿，小腿驱动机构和回转轴安装在大腿上，小腿驱动机构和回转轴上分别安装有相啮合的输出齿轮和传动齿轮，小腿安装在回转轴上。

5.根据权利要求4所述的履带-腿足复合式移动机器人，其特征是：所述小腿的下部连接有防滑足部。