CN107554630A - 一种轮‑履翻转复合式无人移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮‑履翻转复合式无人移动平台，包括车体、两个轮履一体模块、四个支撑电推和两个转换机构；轮履一体模块对称设置在车体的左右两侧，四个支撑电推呈矩形分布在车体内的四个角上，其上端连接车体，下端能够伸出车体立足于地面，反向支撑起整车，两个转换机构对称设置在车体尾部的两端,通过电机与轮履一体模块连接，控制轮履一体模块180°的旋转,完成轮履行走方式转换。本发明将轮、履行走机构集成到一起,结构紧凑、空间利用率高,通过转换轮‑履一体模块实现移动平台轮、履行走方式的完全转换，能够做到纯轮、纯履单一行走方式独立行走。

Description

一种轮-履翻转复合式无人移动平台

技术领域

本发明属于机器人技术，具体涉及一种轮-履翻转复合式无人移动平台。

背景技术

在城市废墟搜救和工程探险勘测、灾害侦察、消防巡逻、救险救援等复杂环境下事件的应对中，为避免人员的伤亡，无人平台被越来越多的投入使用，而上述环境的复杂不是单一行走方式可以应对的，所以开发一种结合轮式行走和履带越障功能的复合式无人移动平台。

目前的无人移动平台存在的问题有，配备履带式行走机构，会让移动平台拥有很强地面通过性和环境适应力，却机动灵活性不足。拥有轮式驱动的作战平台反映快速，但地面通过性和环境适应性较差。所以轮-履复合行走方式是应对上述复杂环境的移动平台的首选。

国内比较有名的沈阳自动化研究所自行研制开发的 “灵蜥”机器人系列，虽然不乏同时配有轮-履行走机构的机器人，但实际上是以履带或者轮式其中之一为主要行走方式，另一种只起辅助作用或者只能够短时间使用。还有一些其他轮履复合机器人，只是做到简单粗暴的结合，轮履并不能实现自由转换，实现纯轮、或纯履的滚动。另一种复合方式是针对不同环境人为进行轮、履更换，国内外普遍通用一种三角履带总成，在高自主性要求的无人作业环境下，人为更换轮履方式是不现实的；最后一种基于变胞原理的轮-履复合式，可根据环境和工况的变化及任务需求，进行自我重组和重构。如采用以色列 Galileo 公司研制的轮履复合式底盘的Viper机器人。其底盘的履带变形机构可将履带收缩于轮体内或者展开成三角履带状，从而使机器人具有轮式和履带式两种运动形态。但是这种变胞的复合方式控制困难，且内部结构较为复杂，可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮-履翻转复合式无人移动平台，实现了轮、履的自由切换，做到纯轮、或纯履的滚动，克服了一种行走方式为主，另一种只起辅助作用或者只可短时启用的缺点，同时将轮子和履带集成一个模块避免了复杂环境下的人为更换的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种轮-履翻转复合式无人移动平台，包括车体、两个轮履一体模块、四个支撑电推和两个转换机构；轮履一体模块对称设置在车体的左右两侧，四个支撑电推呈矩形分布在车体内的四个角上，其上端连接车体，下端能够伸出车体立足于地面，反向支撑起整车，两个转换机构对称设置在车体尾部的两端；所述轮履一体模块包括轮组部分、履带部分、纵梁、第一转轴、第二转轴、两个对接孔套和两块主架构板；纵梁水平放置，轮组部分和履带部分对称分布在纵梁的两侧，关于纵梁呈180°对称，两块主架构板对称分布在纵梁的内外两侧，轮组部分两端和履带部分两端均通过第一转轴和第二转轴与纵梁固连，两个间隔设置的对接孔套分别垂直穿过纵梁，通过对接孔套将纵梁与车体固连。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）通过轮-履转换机构实现移动平台轮、履行走方式的完全转换，做到纯轮、纯履单一行走方式独立行走。

（2）通过将轮、履行走机构集成到一起，开发出轮履一体模块，结构紧凑、空间利用率高。

（3）轮履一体模块高集成度、模块化，便于使用者使用以及作为产品推广。

附图说明

图1为本发明轮-履翻转复合式无人移动平台的整体结构示意图。

图2为本发明轮-履翻转复合式无人移动平台的翻转转换过程示意图，其中（a）为翻转转换过程中平台主视视角，（b）为翻转转换过程中平台俯视视角。

图3为本发明轮-履翻转复合式无人移动平台的轮履一体模块结构示意图，其中（a）为轮履一体模块内部详细结构图，（b）为轮履一体模块外部结构主视图，（c）为轮履一体模块外部结构前视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，一种轮-履翻转复合式无人移动平台，包括车体1、两个轮履一体模块2、四个支撑电推3和两个转换机构4。轮履一体模块2对称设置在车体1的左右两侧，四个支撑电推3呈矩形分布在车体1内的四个角上，其上端连接车体1，下端可伸出车体1立足于地面，反向支撑起整车。两个转换机构4对称设置在车体1尾部的两端。

本发明通过安装轮履一体模块2，使移动平台具有轮式、履式两种行走方式，通过转换机构4实现轮、履行走方式的转换。所述转换机构4通过电机与轮履一体模块2连接，控制轮履一体模块2的旋转；同时转换机构4与车体1相连，可以完成轮履一体模块2实现180°旋转，以及对轮履一体模块2和车体1相对位置进行调整。

结合图3，所述轮履一体模块2包括轮组部分、履带部分、纵梁33、第一转轴34、第二转轴38、两个对接孔套7和两块主架构板22。纵梁33水平放置，轮组部分和履带部分对称分布在纵梁33的两侧，关于纵梁33呈180°对称，两块主架构板22对称分布在纵梁33的内外两侧，轮组部分两端和履带部分两端均通过第一转轴34和第二转轴38与纵梁33固连，两个间隔设置的对接孔套7分别垂直穿过纵梁33，通过对接孔套7将纵梁33与车体1固连。

所述轮组部分包括从动轮5、轮用电机10、第四带轮11、第三传动带12、第二中间轴13、第五带轮14、第四传动带15、主动轮轴16、第六带轮17、驱动轮18、从动轮轴35、第一支撑架36、第二支撑架37和两块轮用连接板6；两块轮用连接板6平行对称设置在内外两侧，且轮用连接板6与主架构板22平行，两块轮用连接板6的一端通过从动轮轴35与从动轮5转动连接，另一端通过主动轮轴16与驱动轮18转动连接，第一支撑架36两端分别与从动轮轴35和第一转轴34连接，第二支撑架37分别与主动轮轴16和第二转轴38连接，通过第一支撑架36和第二支撑架37支撑轮组部分。轮用电机10通过螺栓固连在纵梁33上，第四带轮11套在轮用电机10的输出轴上，第五带轮14与第二中间轴13转动连接，第六带轮17固定在主动轮轴16上，第二中间轴13、主动轮轴16两端分别固定在两块轮用连接板6上，第三传动带12套在第四带轮11和第五带轮14上，第四传动带15套在第五带轮14和第六带轮17上。轮用电机10驱动第四带轮11，第四带轮11通过第三传动带12带动第五带轮14，第五带轮14通过第四传动带15带动第六带轮17，继而带动驱动轮18，完成驱动。

所述履带部分包括第一带轮8、履带电机9、第三支撑架19、被动带轮轴20、被动带轮21、第一传动带24、第二带轮25、第一中间轴26、第二传动带27、驱动带轮28、第三带轮29、履带30、驱动带轮轴31、第四支撑架32和两块履带用连接板23。两块履带用连接板23平行对称设置在内外两侧，且履带用连接板23与主架构板22平行，两块履带用连接板23的一端通过被动带轮轴20与被动带轮21转动连接，另一端通过驱动带轮轴31与驱动带轮28转动连接，履带30套在驱动带轮28和被动带轮21上。第三支撑架19两端分别与被动带轮轴20和第二转轴38连接，第四支撑架32分别与驱动带轮轴31和第一转轴34连接，通过第三支撑架19和第四支撑架32支撑履带部分。履带电机9通过螺栓固连在纵梁33上，第一带轮8套在履带电机9的输出轴上，第二带轮25与第一中间轴26转动连接，第三带轮29固定在驱动带轮轴31上，第一中间轴26和驱动带轮轴31两端分别固定在两块履带用连接板23上，第一传动带24套在第一带轮8和第二带轮25上，第二传动带27套在第二带轮25和第三带轮29上。履带电机9驱动第一带轮8，第一带轮8通过第一传动带24带动第二带轮25，第二带轮25通过第二传动带27带动第三带轮29，继而带动驱动带轮28，完成驱动。

行走方式的转换，假设履带部分着地，首先四个支撑电推3下端伸出，立足于地面，反向支撑，使整车脱离地面，然后转换机构4先将轮履一体模块2推离车体1，旋转纵梁33，使其旋转180°，轮组部分着地，实现轮履间的转换，之后，再将轮履一体模块2拉近车体1。车体1上有伸出轴，轮履一体模块2上有对接孔套7，二者配合实现定位与支撑，最后四个支撑电推3收回，使移动平台重新着落地面。（如图2所示）。

Claims (3)

1.一种轮-履翻转复合式无人移动平台，包括车体（1）、两个轮履一体模块（2）、四个支撑电推（3）和两个转换机构（4）；轮履一体模块（2）对称设置在车体（1）的左右两侧，四个支撑电推（3）呈矩形分布在车体（1）内的四个角上，其上端连接车体（1），下端能够伸出车体（1）立足于地面，反向支撑起整车，两个转换机构（4）对称设置在车体（1）尾部的两端；其特征在于：所述轮履一体模块（2）包括轮组部分、履带部分、纵梁（33）、第一转轴（34）、第二转轴（38）、两个对接孔套（7）和两块主架构板（22）；纵梁（33）水平放置，轮组部分和履带部分对称分布在纵梁（33）的两侧，关于纵梁（33）呈180°对称，两块主架构板（22）对称分布在纵梁（33）的内外两侧，轮组部分两端和履带部分两端均通过第一转轴（34）和第二转轴（38）与纵梁（33）固连，两个间隔设置的对接孔套（7）分别垂直穿过纵梁（33），通过对接孔套（7）将纵梁（33）与车体（1）固连。

2.根据权利要求1所述的轮-履翻转复合式无人移动平台，其特征在于：所述轮组部分包括从动轮（5）、轮用电机（10）、第四带轮（11）、第三传动带（12）、第二中间轴（13）、第五带轮（14）、第四传动带（15）、主动轮轴（16）、第六带轮（17）、驱动轮（18）、从动轮轴（35）、第一支撑架（36）、第二支撑架（37）和两块轮用连接板（6）；两块轮用连接板（6）平行对称设置在内外两侧，且轮用连接板（6）与主架构板（22）平行，两块轮用连接板（6）的一端通过从动轮轴（35）与从动轮（5）转动连接，另一端通过主动轮轴（16）与驱动轮（18）转动连接，第一支撑架（36）两端分别与从动轮轴（35）和第一转轴（34）连接，第二支撑架（37）分别与主动轮轴（16）和第二转轴（38）连接，通过第一支撑架（36）和第二支撑架（37）支撑轮组部分；轮用电机（10）固连在纵梁（33）上，第四带轮（11）套在轮用电机（10）的输出轴上，第五带轮（14）与第二中间轴（13）转动连接，第六带轮（17）固定在主动轮轴（16）上，第二中间轴（13）、主动轮轴（16）两端分别固定在两块轮用连接板（6）上，第三传动带（12）套在第四带轮（11）和第五带轮（14）上，第四传动带（15）套在第五带轮（14）和第六带轮（17）上；轮用电机（10）驱动第四带轮（11），第四带轮（11）通过第三传动带（12）带动第五带轮（14），第五带轮（14）通过第四传动带（15）带动第六带轮（17），继而带动驱动轮（18），完成驱动。

3.根据权利要求1所述的轮-履翻转复合式无人移动平台，其特征在于：所述履带部分包括第一带轮（8）、履带电机（9）、第三支撑架（19）、被动带轮轴（20）、被动带轮（21）、第一传动带（24）、第二带轮（25）、第一中间轴（26）、第二传动带（27）、驱动带轮（28）、第三带轮（29）、履带（30）、驱动带轮轴（31）、第四支撑架（32）和两块履带用连接板（23）；两块履带用连接板（23）平行对称设置在内外两侧，且履带用连接板（23）与主架构板（22）平行，两块履带用连接板（23）的一端通过被动带轮轴（20）与被动带轮（21）转动连接，另一端通过驱动带轮轴（31）与驱动带轮（28）转动连接，履带（30）套在驱动带轮（28）和被动带轮（21）上；第三支撑架（19）两端分别与被动带轮轴（20）和第二转轴（38）连接，第四支撑架（32）分别与驱动带轮轴（31）和第一转轴（34）连接，通过第三支撑架（19）和第四支撑架（32）支撑履带部分；履带电机（9）固连在纵梁（33）上，第一带轮（8）套在履带电机（9）的输出轴上，第二带轮（25）与第一中间轴（26）转动连接，第三带轮（29）固定在驱动带轮轴（31）上，第一中间轴（26）和驱动带轮轴（31）两端分别固定在两块履带用连接板（23）上，第一传动带（24）套在第一带轮（8）和第二带轮（25）上，第二传动带（27）套在第二带轮（25）和第三带轮（29）上；履带电机（9）驱动第一带轮（8），第一带轮（8）通过第一传动带（24）带动第二带轮（25），第二带轮（25）通过第二传动带（27）带动第三带轮（29），继而带动驱动带轮（28），完成驱动。