CN107902002B - 一种组合轮腿式移动机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合轮腿式移动机器人,包括机身躯干，在所述的机身躯干的左右两侧分别设置有一个组合轮腿装置，两个所述组合轮腿装置结构相同并且关于所述机身躯干中面对称,两个组合轮腿装置与动力装置相连,组合齿轮轴居中设置在两个组合轮腿装置之间，本机器人具有高速移动性能和有效越障能力，机器人控制方便，可完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务。

Description

一种组合轮腿式移动机器人
技术领域
本发明涉及一种移动机器人，特别是涉及一种组合轮腿式有效越障的移动机器人。
背景技术
轮腿式移动机器人因兼具轮式快速移动和腿式有效越障的优点，近些年来，发展迅速，在抢险救灾、军事侦察攻击、航天航空探索等复杂环境中应用广泛。但目前，大多数轮腿式移动机器人仅仅是将轮式和腿式结构进行简单累加，系统复杂，难以控制。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种具有高速移动性能和有效越障能力，机器人控制方便的组合轮腿式移动机器人。
为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明一种组合轮腿式移动机器人,包括机身躯干，在所述的机身躯干的左右两侧分别设置有一个组合轮腿装置，两个所述组合轮腿装置结构相同并且关于所述机身躯干中面对称,两个组合轮腿装置与动力装置相连,组合齿轮轴居中设置在两个组合轮腿装置之间,两个所述组合轮腿装置均包括组合外轮腿，所述组合外轮腿包括外中心圆板，在所述的外中心圆板的外圆周上彼此间隔90°设置有4个具有圆弧形轮缘的T型轮辐，内轴的一端固定在外中心圆板的中心孔内并且组合外轮腿的内侧与内轴上的第一凸台的外侧轴肩接触设置,一个组合内轮腿包括内中心圆板，在所述的内中心圆板的外圆周上彼此间隔90°设置有4个具有圆弧形轮缘的T型轮辐，所述的组合内轮腿的T型轮辐与组合外轮腿的T型轮辐的结构一致，一个外轴的外端固定在内中心圆板的中心孔内并且组合内轮腿的内侧与外轴上的第二凸台的外侧轴肩接触设置，在所述的外轴的中间开有中间阶梯通孔，所述的中间阶梯通孔的外侧部分为轴承安装孔，一个第一单向轴承的内圈固定在内轴上并且外侧与第一凸台的内侧轴肩接触设置，所述的第一单向轴承的外圈固定在轴承安装孔内，所述的内轴穿过中间阶梯通孔设置并且在内轴露出中间阶梯通孔的伸出端上设置有内轴轴肩，第二单向轴承的内圈固定在内轴轴肩内侧的内轴上并且通过内轴轴肩限位，一个传动齿轮固定在外轴的内侧端部并且通过设置在外轴上的轴肩定位,两个所述的第二单向轴承的外圈分别固定在所述组合齿轮轴的两侧的轴承安装孔内，通过两个第二单向轴承将左、右组合轮腿装置连接在一起，所述的第一单向轴承内外圈可顺时针相互转动，逆时针锁定，所述的第二单向轴承内外圈可逆时针相互转动，顺时针锁定，所述机身躯干包括支撑平板，在所述的支撑平板的前端固定有支撑三角尾部，三角尾部与两个所述的组合轮腿装置形成三点触地，在所述的支撑平板的后端顶面的左右两侧分别设置有一个沿水平方向开有转动安装孔的支撑座，在每一个支撑座前方的支撑平板上分别设置有一个驱动电机固定凹槽，在其中一个驱动电机固定凹槽内侧的支撑平板上设置有一个驱动组合舵机固定凹槽，所述动力装置包括分别安装在每个驱动电机固定凹槽内的一台驱动电机以及安装在驱动组合舵机固定凹槽内的组合舵机，在每台驱动电机的输出轴上固定有一个驱动齿轮，两个驱动齿轮分别与相应侧的传动齿轮啮合配合，在所述组合舵机的输出轴上固定有组合齿轮，所述的组合齿轮与组合齿轮轴上居中设置的齿轮啮合配合。
本发明具有的优点和积极效果是：机器人具有高速移动性能和有效越障能力，机器人控制方便，可完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务。
附图说明
图1-1是组合轮腿式移动机器人的组合轮状态示意图；
图1-2是组合轮腿式移动机器人的组合轮腿状态示意图；
图2是图1-1所示的机器人中的组合轮腿装置爆炸图；
图3是图1-1所示的机器人中的机身躯干示意图；
图4是图1-1所示的机器人中的动力装置示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1所示，本发明的一种组合轮腿式移动机器人,包括机身躯干2，在所述的机身躯干2的左右两侧分别设置有一个组合轮腿装置1，两个所述组合轮腿装置1结构相同并且关于所述机身躯干2中面A对称。两个组合轮腿装置1与动力装置3相连。组合齿轮轴居中设置在两个组合轮腿装置1之间。
如图2所示，两个所述组合轮腿装置1均包括组合外轮腿4，所述组合外轮腿4包括外中心圆板，在所述的外中心圆板的外圆周上彼此间隔90°设置有4个具有圆弧形轮缘的T型轮辐11，内轴5的一端固定在外中心圆板的中心孔12内并且组合外轮腿4的内侧与内轴上的第一凸台的外侧轴肩15接触设置。一个组合内轮腿8包括内中心圆板，在所述的内中心圆板的外圆周上彼此间隔90°设置有4个具有圆弧形轮缘的T型轮辐11，所述的组合内轮腿的T型轮辐11与组合外轮腿4的T型轮辐11的结构一致，一个外轴9的外端固定在内中心圆板的中心孔16内并且组合内轮腿8的内侧与外轴9上的第二凸台的外侧轴肩19接触设置，在所述的外轴9的中间开有中间阶梯通孔，所述的中间阶梯通孔的外侧部分为轴承安装孔20，一个第一单向轴承6的内圈固定在内轴5上并且外侧与第一凸台的内侧轴肩14接触设置，所述的第一单向轴承6的外圈固定在轴承安装孔20内，所述的内轴5穿过中间阶梯通孔设置并且在内轴5露出中间阶梯通孔的伸出端21上设置有内轴轴肩13，第二单向轴承7的内圈固定在内轴轴肩13内侧的内轴上并且通过内轴轴肩13限位，一个传动齿轮10固定在外轴9的内侧端部并且通过设置在外轴上的轴肩17定位。两个所述的第二单向轴承7的外圈分别固定在一个组合齿轮轴31的两侧的轴承安装孔内，通过两个第二单向轴承7将左、右组合轮腿装置1连接在一起。所述的第一单向轴承6内外圈可顺时针相互转动，逆时针锁定，所述的第二单向轴承7内外圈可逆时针相互转动，顺时针锁定。
如图3、4所示，所述机身躯干2包括支撑平板22，在所述的支撑平板22的前端固定有支撑三角尾部23，三角尾部23与两个所述的组合轮腿装置1形成三点触地。在所述的支撑平板22的后端顶面的左右两侧分别设置有一个沿水平方向开有转动安装孔24的支撑座，在每一个支撑座前方的支撑平板22上分别设置有一个驱动电机固定凹槽25，在其中一个驱动电机固定凹槽25内侧的支撑平板22上设置有一个驱动组合舵机固定凹槽26。
所述动力装置3包括分别安装在每个驱动电机固定凹槽25内的一台驱动电机27以及安装在驱动组合舵机固定凹槽26内的组合舵机29，在每台驱动电机27的输出轴上固定有一个驱动齿轮28，两个驱动齿轮28分别与相应侧的传动齿轮10啮合配合，在所述组合舵机29的输出轴上固定有组合齿轮30，所述的组合齿轮30与组合齿轮轴31上居中设置的齿轮啮合配合。
如附图所示，图1-1为机器人组合轮状态，图1-2为机器人组合轮腿状态。图2中第一单向轴承6内外圈可顺时针相互转动，逆时针锁定，第二单向轴承7内外圈可逆时针相互转动，顺时针锁定。图3中支撑平板22用于定位、支撑动力装置3，三角尾部23与双组合轮腿形成三点触地，保证机器人的稳定性。图4中的动力装置3用于提供机器人行进的动力及组合外轮腿4、组合内轮腿8相互组合的变换力。以所述机身躯干2为载体，驱动电机27带动驱动齿轮28发生顺时针转动，通过驱动齿轮28与传动齿轮10的啮合作用，带动外轴9逆时针转动，组合内轮腿8随着逆时针转动。同时，由于第一单向轴承6逆时针锁定的特性，可将驱动力传递至内轴5，带动内轴5逆时针转动，组合外轮腿4随着逆时针转动。通过组合内轮腿8和组合外轮腿4的同时逆时针转动，可完成整体机器人机构的向前移动。此时，由于第二单向轴承7逆时针可转动的特性，驱动电机27提供的驱动力不会传递至组合齿轮轴31。当需要进行组合变换时，组合舵机29驱动组合齿轮30发生逆时针转动，通过组合齿轮30与组合齿轮轴31居中布置的齿轮特征啮合作用，带动组合齿轮轴31顺时针转动。由于第二单向轴承7顺时针锁定的特性，可将组合变换驱动力传递至内轴5，带动内轴5顺时针转动，组合外轮腿4随着顺时针转动。同时，由于第一单向轴承6顺时针可转动的特性，组合变换驱动力不会传递至组合内轮腿8。因此，组合外轮腿4可相对于组合内轮腿8顺时针转动，调整组合轮腿位置，形成组合轮状态或组合轮腿状态。通过所述动力装置3，结合组合轮腿装置1的设计，机器人完成行进轮形态的改变，使得本发明专利中的可变换轮腿式机器人兼具了快速移动和有效越障的能力。
本发明的一种组合轮腿式移动机器人由组合轮腿装置、机身躯干和动力装置构成。所述移动机器人具有轮式状态下高速移动性能和轮腿式状态下有效越障能力，组合轮腿装置设计简单，机器人控制方便，满足移动机器人完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务的性能需求。
以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种组合轮腿式移动机器人,包括机身躯干，在所述的机身躯干的左右两侧分别设置有一个组合轮腿装置，两个所述组合轮腿装置结构相同并且关于所述机身躯干中面对称,两个组合轮腿装置与动力装置相连,组合齿轮轴居中设置在两个组合轮腿装置之间,两个所述组合轮腿装置均包括组合外轮腿，所述组合外轮腿包括外中心圆板，在所述的外中心圆板的外圆周上彼此间隔90°设置有4个具有圆弧形轮缘的T型轮辐，内轴的一端固定在外中心圆板的中心孔内并且组合外轮腿的内侧与内轴上的第一凸台的外侧轴肩接触设置,一个组合内轮腿包括内中心圆板，在所述的内中心圆板的外圆周上彼此间隔90°设置有4个具有圆弧形轮缘的T型轮辐，所述的组合内轮腿的T型轮辐与组合外轮腿的T型轮辐的结构一致，一个外轴的外端固定在内中心圆板的中心孔内并且组合内轮腿的内侧与外轴上的第二凸台的外侧轴肩接触设置，在所述的外轴的中间开有中间阶梯通孔，所述的中间阶梯通孔的外侧部分为轴承安装孔，一个第一单向轴承的内圈固定在内轴上并且外侧与第一凸台的内侧轴肩接触设置，所述的第一单向轴承的外圈固定在轴承安装孔内，所述的内轴穿过中间阶梯通孔设置并且在内轴露出中间阶梯通孔的伸出端上设置有内轴轴肩，第二单向轴承的内圈固定在内轴轴肩内侧的内轴上并且通过内轴轴肩限位，一个传动齿轮固定在外轴的内侧端部并且通过设置在外轴上的轴肩定位,两个所述的第二单向轴承的外圈分别固定在所述组合齿轮轴的两侧的轴承安装孔内，通过两个第二单向轴承将左、右组合轮腿装置连接在一起，所述的第一单向轴承内外圈可顺时针相互转动，逆时针锁定，所述的第二单向轴承内外圈可逆时针相互转动，顺时针锁定，所述机身躯干包括支撑平板，在所述的支撑平板的前端固定有支撑三角尾部，三角尾部与两个所述的组合轮腿装置形成三点触地，在所述的支撑平板的后端顶面的左右两侧分别设置有一个沿水平方向开有转动安装孔的支撑座，在每一个支撑座前方的支撑平板上分别设置有一个驱动电机固定凹槽，在其中一个驱动电机固定凹槽内侧的支撑平板上设置有一个驱动组合舵机固定凹槽，所述动力装置包括分别安装在每个驱动电机固定凹槽内的一台驱动电机以及安装在驱动组合舵机固定凹槽内的组合舵机，在每台驱动电机的输出轴上固定有一个驱动齿轮，两个驱动齿轮分别与相应侧的传动齿轮啮合配合，在所述组合舵机的输出轴上固定有组合齿轮，所述的组合齿轮与组合齿轮轴上居中设置的齿轮啮合配合。
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