CN107640241A - 一种翻滚机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翻滚机器人，包括两个机体和连接两个机体的机体连接装置，所述两个机体沿着行走方向并列设置，每个机体上均设有行动轮，行动轮通过转动轴连接电机，所述机体连接装置的两端分别设有动力轴，动力轴可转动地设置在机体的中部并分别连接电机。本机构控制简单，结构简单，行走效率高，越障能力更强。

Description

一种翻滚机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种翻滚机器人。

背景技术

机器人可以协助人类完成一些复杂困难的任务，可以有效提高各大行业的工作效率，带来极大的经济效益。在一些灾难现场，机器人可以帮助人类侦探灾难现场，甚至救援；在外太空，让机器人代替人类出入一些危险地域，采集信息。然而机器人要做到灾后探测，救援或探索未知区域的前提是机器人必须穿越复杂地形顺利到达现场，因此越障是机器人必须具备的能力。

目前越障机器人主要分轮式、足式、履带式以及混合式。其中足式机器人越障能力强，但行走效率低，控制难度大，结构复杂；履带式，越障能力强，控制难度较小，但结构复杂，且整个机体笨重，功耗大，行走效率较低；混合型，越障能力较好，但结构复杂，控制难度较大；轮式，具有机构简单、驱动和控制灵活方便、行驶速度快、工作效率高等特点，但越障能力差。申请号为2017101984478的专利公开了一种分时分区组合驱动方法，但是受到其结构的限制，灵活度差，其具体越障效率和效果能力都比较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种翻滚机器人，控制简单，结构简单，行走效率高，越障能力更强。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种翻滚机器人，包括两个机体和连接两个机体的机体连接装置，所述两个机体沿着行走方向并列设置，每个机体上均设有行动轮，行动轮通过转动轴连接电机，所述机体连接装置的两端分别设有动力轴，动力轴可转动地设置在机体的中部并分别连接电机。

进一步，所述行动轮包括前轮和后轮，所述动力轴设置在前轮和后轮之间。

进一步，所述前轮和后轮至少有一对，每对前轮和后轮分列与机体的两侧。

进一步，所述机体连接装置为两个，分别设置在机体的两侧。

本发明的有益效果在于：

1.本发明在保留轮式机器人行走效率高的基础上，采用两个机体，两个机体通过机体连接装置连接，在越障过程中，互为支点，采用三节铰链，更加灵活，越障过程中各节铰链相互作用，具有柔性，使得最终达到越过障碍物的效果，越障效果更好，效率更高。

2.本发明的控制极为简单，仅仅是控制电机的转动方向就可以实现规整路况下的前后左右行驶和非规整路况下的快速越障。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1是本发明实施例1的立体结构图；

图2a～2m是在非规整路况的越障过程图；

图3是本发明的实施例2的立体结构图；

图4a～4c是本发明实施例2的形态变换图过程图；

图5a～5l是本发明实施例2在非规整路况的越障过程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

一种翻滚机器人，包括两个机体和连接两个机体的机体连接装置，所述两个机体沿着行走方向并列设置，每个机体上均设有行动轮，行动轮通过转动轴连接电机，所述机体连接装置的两端分别设有动力轴，动力轴可转动地设置在机体的中部并分别连接电机。

实例一：

在本实例中，如图1所示，结构包括2个机体11和12，8个行动轮21～28，2个机体连接装置，分别为连杆31和32，12个电机41～412，4根动力轴51～54。其中电机安装在机体11、12上，第一部分电机41、42、43、44、45、46安装在机体11上，另一部分47～412安装在机体12上。行动轮对称安装在机体两侧，其中8个电机41、42、45、46、47、48、411、412分别驱动8个行动轮行走，电机43、44、45、46分别通过动力轴51、52、53、54驱动连杆31和32。下面分别就规整路面和非规整对机器人的工作过程进行说明：

规整路况：在该路况下，机体11、12中的电机43、44、49、410都不工作。当机器人向前运动时，机体11、12中的电机41、42、45、46、47、48、411、412同时正向转动，驱动行动轮向前行驶；当机器人向后运动时，机体中的电机41、42、45、46、47、48、411、412同时反向转动，驱动行动轮向后行驶；当机器人向左运动时，机体11、12中的电机41、45、47、411同时反向转动，驱动行动轮21、23、25、27向后行驶，电机42、46、48、412同时正向转动，驱动行动轮22、24、26、28向前行驶，如此便实现向左转弯；当机器人向右运动时，机体11、12中的电机41、45、47、411同时正向转动，驱动行动轮21、23、25、27向前行驶，电机42、46、48、412同时反向转动，驱动行动轮22、24、26、28向后行驶，如此便实现向右转弯；

非规整路况：如图2所示，当机器人遇到障碍物时，电机41、42、45、46、47、48、411、412停止驱动行动轮。

1、机体12越障：机体11中的电机停止工作，机体12中的电机49、410分别驱动动力轴53、54使得机体连接装置31、32向后转动，由于机体11的阻碍，使得连杆31、32无法继续向后转动，迫使机体12绕动力轴53、54顺时针转动，机体12后半部分将被抬起，如图2b所示；随着机体12中的电机49、410不断驱动连杆31、32向后转动，机体12的一部分将翻滚越上障碍物，如图2c和2d所示；同理，机体12中的电机49、410继续按上述方式工作，机体12将整体翻滚越上障碍物，如图2e、2f、2g所示。

2、机体11越障:机体12中的电机49、410停止工作，机体11中的电机43、44驱动动力轴51、52使得连杆31、32向后转动，由于机体11、12的质量一样，且阻力臂大于动力臂，机体12使得机体连接装置31、32无法继续向后转动，迫使机体11绕动力轴51、52顺时针转动，机体11后半部分被抬起，如图2h所示；随着机体11中的电机43、44不断驱动连杆31、32向后转动，机体11的一部分将翻滚越上障碍物，如图2i所示；同理，机体11中的电机43、44继续按上述方式工作，机体11将整体翻滚越上障碍物，如图2j、2k、2l所示。此时机体11、12中的电机43、44、49、410停止工作，机体11、12中的电机41、42、45、46、47、48、411、412驱动行动轮2向前行驶，最终机器人整体越过障碍物，如图2m所示。

实例二：

在本实例中，如图3所示，结构包括2个机体11和12，4个行动轮21～24，2个连杆31和32，8个电机41～48，4根动力轴51～54。将电机均匀分为两部分。其中电机安装在机体11、12上，第一部分电机41、42、43、44安装在机体11上，另一部分安装在机体12上。行动轮对称安装在机体1两侧，其中4个电机41、42、47、48驱动4个行动轮行走，电机43、44、45、46通过动力轴5驱动连杆3。下面分别就规整路面和非规整对机器人的工作过程进行说明：

规整路况：在该路况下，可直接采用实例一中的方法进行前进、后退、转弯。此处介绍另一种方法。按照以下方法改变机器人姿态，自锁电机43、44不工作，自锁电机45、46驱动动力轴51、52使得连杆31、32向后转动，直到机体12后半部分被抬起到竖直状态，自锁电机45、46停止工作，如图4a、4b所示；自锁电机43、44驱动动力轴51、52使得连杆31、32向前转动，直到机体12前半部分被抬起到竖直状态，自锁电机43、44停止工作，两个机体11、12保持竖直状态，如图4c所示。在该状态下，可按照实例一的方法实现灵活的前进，后退，转弯。

非规整路况：如图5所示，当机器人遇到障碍物时，电机41、42、47、48停止驱动行动轮2。

1、机体12越障：机体11中的自锁电机停止工作，机体12中的自锁电机45、46分别驱动动力轴53、54使得机体连接装置31、32向后转动，由于机体11的阻碍，使得连杆31、32无法继续向后转动，迫使机体12绕动力轴53、54顺时针转动，机体12上半部分将搭在台阶上，并继续翻滚越上障碍物，直到机体12在障碍物为竖直状态，随着机体12的转动，由于自锁电机的特性，机体11的状态也随着改变，为配合机体12越障，期间机体11作相应的小幅度向前行驶，如图5a～5e、所示。

2、机体11越障:机体11中的自锁电机43、44分别驱动动力轴53、54使得机体连接装置31、32向后转动，由于机体12的阻碍，使得连杆31、32无法继续向后转动，且两个机体11、12质量一样，阻力臂大于动力臂，迫使机体11绕动力轴53、54顺时针转动，机体11上半部分将搭在台阶，并翻滚越上障碍物，直到机体11在障碍物为竖直状态，机体12的状态也随着改变，为配合机体11越障，期间机体12作相应的小幅度向前行驶，如图5f～5k所示。此时，两个机体都保持水平，随着二者的继续向前行驶，机器人最终越过障碍物，如图5l所示。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种翻滚机器人，其特征在于：包括两个机体和连接两个机体的机体连接装置，所述两个机体沿着行走方向并列设置，每个机体上均设有行动轮，行动轮通过转动轴连接电机，所述机体连接装置的两端分别设有动力轴，动力轴可转动地设置在机体的中部并分别连接电机。

2.根据权利要求1所述的翻滚机器人，其特征在于：所述行动轮包括前轮和后轮，所述动力轴设置在前轮和后轮之间。

3.根据权利要求2所述的翻滚机器人，其特征在于：所述前轮和后轮至少有一对，每对前轮和后轮分列于机体的两侧。

4.根据权利要求1所述的翻滚机器人，其特征在于：所述机体连接装置为两个，分别设置在机体的两侧。