CN107697174B - 一种机器人多连杆悬架车轮和单段履带式行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人多连杆悬架车轮，包括第一摇臂、连杆、第二摇臂、弹性悬挂、平衡肘及车轮；第一摇臂的第一端连接车轮、第二端旋转式活动连接连杆的第一端，所述连杆的第二端旋转式活动连接第二摇臂的第一端，且与第二摇臂的第一端同轴活动连接机身，所述第二摇臂的第二端旋转式活动连接弹性悬挂的第一端，所述平衡肘包括呈L型固定连接的第一杆和第二杆，所述第一杆和第二杆相接处旋转式活动连接所述第一摇臂的中部，第一杆的末端旋转式活动连接所述弹性悬挂的第二端，所述第二杆的末端旋转式活动连接机身。本发明可以根据使用环境实时调整履带接地长度、车体姿态和离地高度，在降低机构复杂度的同时大幅度地改善了履带式机器人的适用范围和通用性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人多连杆悬架车轮和单段履带式行走机构。
背景技术
目前，履带式机器人行走机构多采用如下方式：
无悬挂整体式，这种结构类似于履带式工程机械如挖掘机，具有很强的承载能力和很好的整体刚度。但由于没有悬挂系统，地面的强大冲击无法及时吸收，机器人不宜作快速机动。在翻越刚性较大的障碍和过峰顶时会有较大的翘板效应，产生拍击和履带打滑，进而降低机器人的通过能力。
有悬挂整体式，这种结构类似于坦克装甲车辆，具有良好的非结构地面通过能力和高速性。缺点是不能改变姿态，刚性和承载能力较差，不宜用于对稳定性要求较高或载荷变动大的如狙击、排爆、救援等机器人。
无悬挂履带分段式，这种方式采有单侧两段或三段可折叠履带，通过控制各段履带的折叠和伸展，可以使机器人离地高度和姿态发生变化，也可以大幅度地改善机器人的通过能力。但其最大缺点是操控机构复杂，占据内部空间大，履带横向尺寸大，无法安装悬挂系统，难以实现结构复杂地面的高速通行。
无悬挂变形式，这是一种通过改变履带内圈各支撑轮位置，使履带周边轮廓变形，如变为三角形、菱形等来改变机器人姿态的行走机构。但由于机构复杂，难以配置悬挂等弱点而使其应用范围受到较大限制。
现有技术中缺少一种带有悬挂系统且可以调整姿态的单段履带式行走机构，可以根据使用环境实时调整履带接地长度、车体姿态和离地高度，在降低机构复杂度的同时大幅度地改善了履带式机器人的适用范围和通用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人多连杆悬架车轮和一种带有悬挂系统且可以调整姿态的单段履带式行走机构，可以根据使用环境实时调整履带接地长度、车体姿态和离地高度，在降低机构复杂度的同时大幅度地改善了履带式机器人的适用范围和通用性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：一种机器人多连杆悬架车轮，包括第一摇臂、连杆、第二摇臂、弹性悬挂、平衡肘及车轮；第一摇臂的第一端连接车轮、第二端旋转式活动连接连杆的第一端，所述连杆的第二端旋转式活动连接第二摇臂的第一端，且与第二摇臂的第一端同轴活动连接机身，所述第二摇臂的第二端旋转式活动连接弹性悬挂的第一端，所述平衡肘包括呈L型固定连接的第一杆和第二杆，所述第一杆和第二杆相接处旋转式活动连接所述第一摇臂的中部，第一杆的末端旋转式活动连接所述弹性悬挂的第二端，所述第二杆的末端旋转式活动连接机身。
优选的，所述第一杆的长度小于第二杆的长度。
优选的，所述连杆的长度大于所述第二摇臂的长度。
优选的，所述车轮采用由两个车轮组成的桥式车轮。
优选的，还包括动力源，所述动力源控制所述第二摇臂的旋转。
优选的，所述动力源采用控制电机。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案予以实现：一种单段履带式行走机构，包括所述机器人多连杆悬架车轮和辅助车轮，所述机器人多连杆悬架车轮和辅助车轮共同支撑单段履带结构。
优选的，所述单段履带结构设置有诱导齿，所述机器人多连杆悬架车轮和辅助车轮设置有车轮导槽，所述诱导齿放置在所述车轮导槽内。
本发明具有如下优点：
1、通过动力源控制第二摇臂的旋转角度，进而控制多连杆机构发生运动，使第一摇臂发生旋转和位置变化，导致车轮和机身的相对位置、相对角度都发生变化，形成履带的不同形态，以适应不同的行走环境，可以根据使用环境实时调整履带接地长度、车体姿态和离地高度，在降低机构复杂度的同时大幅度地改善了履带式机器人的适用范围和通用性。
2、通过设置弹性悬挂，及时的吸收来自地面的冲击，对非结构地面起到缓冲作用，有利于机器人作快速机动。
附图说明
图1是本发明一实施例中所述机器人多连杆悬架车轮的结构示意图。
图2是本发明一实施例中所述机器人多连杆悬架车轮的结构示意图。
图3是本发明一实施例中所述机器人多连杆悬架车轮抬高机身的示意图。
图4是本发明一实施例中所述机器人多连杆悬架车轮降低机身的示意图。
图5是本发明一实施例中所述机器人多连杆悬架车轮前倾机身的示意图。
图6是本发明一实施例中所述机器人多连杆悬架车轮后仰机身的示意图。
图中，1是第一摇臂；2是连杆；3是第二摇臂；4是弹性悬挂；5是平衡肘；6是车轮；10是机器人多连杆悬架车轮；11是辅助车轮。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明将以较佳实施例及观点加以叙述以解释本发明的结构，仅用来说明而非用以限制本发明的申请专利范围，因此，除说明书中的较佳实施例外，本发明亦可广泛实行于其他实施例中。需要说明的是，在图1-2中，本发明以下所给出的描述中，特征的两端均用第一、第二端表示，如第一摇臂的第一、第二端表示第一摇臂的两个末端。
参照图1-6所示，本发明的单段履带式行走机构，包括机器人多连杆悬架车轮10和辅助车轮11，所述机器人多连杆悬架车轮10和辅助车轮11共同支撑单段履带结构。
所述单段履带结构设置有诱导齿，所述机器人多连杆悬架车轮10和辅助车轮11设置有车轮导槽，所述诱导齿放置在所述车轮导槽内。
具体的，重点参照图1-2，本发明的机器人多连杆悬架车轮10，包括第一摇臂1、连杆2、第二摇臂3、弹性悬挂4、平衡肘5及车轮6；第一摇臂1的第一端连接车轮6、第二端旋转式活动连接连杆2的第一端，所述连杆2的第二端旋转式活动连接第二摇臂3的第一端，且与第二摇臂3的第一端同轴活动连接机身，所述第二摇臂3的第二端旋转式活动连接弹性悬挂4的第一端，所述平衡肘5包括呈L型固定连接的第一杆和第二杆，所述第一杆和第二杆相接处旋转式活动连接所述第一摇臂1的中部，第一杆的末端旋转式活动连接所述弹性悬挂4的第二端，所述第二杆的末端旋转式活动连接机身。
优选的，所述第一杆的长度小于第二杆的长度。
优选的，所述连杆2的长度大于所述第二摇臂3的长度。
优选的，所述车轮6采用由两个车轮组成的桥式车轮。所述第一摇臂1的第一端旋转式活动连接在两个车轮之间，活动灵活。
优选的，还包括动力源，所述动力源控制所述第二摇臂3的旋转。
优选的，所述动力源采用控制电机。
下面结合图1-2，详细说明本发明的机器人多连杆悬架车轮10的工作过程：
通过控制电机控制第二摇臂3的旋转角度，第二摇臂3将运动传递到弹性悬挂4，弹性悬挂4驱动平衡肘5，进而控制多连杆机构发生运动，使第一摇臂1发生折叠或拉伸，即，使第一摇臂1发生旋转和位置变化，导致车轮6和机身的相对位置、相对角度都发生变化，通过控制系统的控制，形成履带的不同形态，以适应不同的行走环境，可以根据使用环境实时调整履带接地长度、车体姿态和离地高度，在降低机构复杂度的同时大幅度地改善了履带式机器人的适用范围和通用性。
同时，通过设置弹性悬挂4，及时的吸收来自地面的冲击，对结构复杂地面起到缓冲作用，有利于机器人作快速机动。
下面结合图3-6，给出了本发明的机器人多连杆悬架车轮10的4种工作形态。
图3是本发明的所述机器人多连杆悬架车轮10抬高机身的示意图。
图4是本发明的所述机器人多连杆悬架车轮10降低机身的示意图。
图5是本发明的所述机器人多连杆悬架车轮10前倾机身的示意图。
图6是本发明的所述机器人多连杆悬架车轮10后仰机身的示意图。
综上所述，本发明的机器人多连杆悬架车轮10，通过动力源控制第二摇臂3的旋转角度，进而控制多连杆机构发生运动，使第一摇臂1发生旋转和位置变化，导致车轮6和机身的相对位置、相对角度都发生变化，形成履带的不同形态，以适应不同的行走环境，可以根据使用环境实时调整履带接地长度、车体姿态和离地高度，在降低机构复杂度的同时大幅度地改善了履带式机器人的适用范围和通用性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种机器人多连杆悬架车轮，其特征在于，所述机器人多连杆悬架车轮包括第一摇臂、连杆、第二摇臂、弹性悬挂、平衡肘及车轮；第一摇臂的第一端连接车轮、第二端旋转式活动连接连杆的第一端，所述连杆的第二端旋转式活动连接第二摇臂的第一端，且与第二摇臂的第一端同轴活动连接机身，所述第二摇臂的第二端旋转式活动连接弹性悬挂的第一端，所述平衡肘包括呈L型固定连接的第一杆和第二杆，所述第一杆和第二杆相接处旋转式活动连接所述第一摇臂的中部，第一杆的末端旋转式活动连接所述弹性悬挂的第二端，所述第二杆的末端旋转式活动连接机身；
所述第一杆的长度小于第二杆的长度；
所述连杆的长度大于所述第二摇臂的长度。
2.根据权利要求1所述的机器人多连杆悬架车轮，其特征在于，所述车轮采用由两个车轮组成的桥式车轮。
3.根据权利要求1所述的机器人多连杆悬架车轮，其特征在于，还包括动力源，所述动力源控制所述第二摇臂的旋转。
4.根据权利要求3所述的机器人多连杆悬架车轮，其特征在于，所述动力源采用控制电机。
5.一种单段履带式行走机构，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的机器人多连杆悬架车轮和辅助车轮，所述机器人多连杆悬架车轮和辅助车轮共同支撑单段履带结构。
6.根据权利要求5所述的单段履带式行走机构，其特征在于，所述单段履带结构设置有诱导齿，所述机器人多连杆悬架车轮和辅助车轮设置有车轮导槽，所述诱导齿放置在所述车轮导槽内。
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