CN108638018A - 一种自适应行走机器人 - Google Patents

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B9/00—Wheels of high resiliency, e.g. with conical interacting pressure-surfaces
    • B60B9/02—Wheels of high resiliency, e.g. with conical interacting pressure-surfaces using springs resiliently mounted bicycle rims
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
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Abstract

本发明公开了一种自适应行走机器人，它包括组合式伸缩叶片轮（1）、底盘（2）、摇摆升降立柱平台（3）、旋转平台（4）以及摄像头（5）。本发明可实现机器人在不同地形和路况下的行走，并对所遇到的地形进行检测，无论是有较大凹坑的地面，或者是阶梯、陡坡，都有能力应对，并且结构简单，可靠性高。

Description

一种自适应行走机器人
技术领域
本发明涉及一种行走机器人，具体是一种自适应行走机器人。
背景技术
现在的机器人大部分采用固定的普通轮子作为行走装置，在特殊的环境中比如有较大凹坑的地面时无法达到快速行走的工作要求，并且当遇到阶梯或者陡坡等地形时，较难行走，阻碍机器人的正常工作，无法达到预定的速度，甚至会损坏机器人。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种自适应行走机器人，可实现机器人在不同地形和路况下的行走，并对所遇到的地形进行检测，无论是有较大凹坑的地面，或者是阶梯、陡坡，都有能力应对，并且结构简单，可靠性高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自适应行走机器人，可实现机器人在各种地形中的行走，其特征在于，它包括组合式伸缩叶片轮、底盘、摇摆升降立柱平台、旋转平台以及摄像头。
所述的组合式伸缩叶片轮包括橡胶轮胎基体、轴承、电磁弹簧以及橡胶叶片；橡胶轮胎基体通过轴承安装在底盘上；橡胶叶片通过电磁弹簧与橡胶轮胎基体连接，通过控制电磁铁的通断电，可以实现橡胶叶片的弹出和收缩，当橡胶叶片收缩时叶片轮形成一个圆形有利于在平地上移动，当遇到有较大的坑洞时，叶片弹出，可以跳出坑洞，扩大轮胎直径，对陡坡和阶梯也能应付。
所述的摇摆升降立柱平台包括步进电机、传动杆、立柱外缸、立柱内杆、平板、立柱驱动杆、动力转向装置；步进电机固定在底盘上，并通过联轴器与传动杆连接；立柱外缸通过螺栓和螺母将一端是固定在底盘，可以前后摆动，立柱内杆安装在外缸内，立柱内杆的一端通过螺栓和螺母安装平板上，通过立柱内杆的伸缩实现平台升降；通过动力转向转置将传动杆的动力传递到立柱驱动杆，驱动立柱外缸前后摆动，提高机器人在走陡坡时保持平衡的能力，并且能够使得摄像头可以拍摄的范围更加大。
所述的旋转平台包括支架、伺服电机以及圆形平台，支架通过焊接固定平板上，伺服电机安装在支架上电机座上，圆形平台上安装有摄像头，通过伺服电机带动平台转动，并实现精准控制，使得摄像头可以全方位细致地观察路况。
所述的电磁弹簧包括永磁体、绝缘弹簧以及电磁铁，永磁体焊接在叶片上；电磁铁固定叶片轮轮毂上，并通过开关与内置电源连接，可以通过开关实现电磁铁的磁性控制，绝缘弹簧的两端焊接在永磁体和电磁铁上，能够在压缩过程中产生较大的弹力，使得机器人可以跳出坑洞。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种自适应行走机器人原理示意图；
图中：1、组合式伸缩叶片轮，2、底盘，3、摇摆升降立柱平台，4、旋转平台，5、摄像头。
图2为本发明实施例提供的组合式伸缩叶片轮原理示意图；
图中：1.1、橡胶轮胎基体，1.2、轴承，1.3、电磁弹簧，1.4、橡胶叶片。
图3为本发明实施例提供的摇摆升降立柱平台原理示意图；
图中：3.1、步进电机，3.2、传动杆，3.3、立柱外缸，3.4、立柱内杆，3.5、平板，3.6、立柱驱动杆，3.7、动力转向装置。
图4为本发明实施例提供的旋转平台原理示意图；
图中：4.1、平台架，4.2、伺服电机，4.3、圆形平台。
图5为本发明实施例提供的电磁弹簧原理示意图；
图中：1.4.1、永磁体，1.4.2、绝缘弹簧，1.4.3、电磁铁。
图6为本发明实施例提供的组合式伸缩叶片轮收缩状态示意图；
图7为本发明实施例提供的组合式伸缩叶片轮弹开状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明实施例提供的一种自适应行走机器人原理示意图，它包括组合式伸缩叶片轮1、底盘2、摇摆升降立柱平台3、旋转平台4以及摄像头5。本发明可实现机器人在不同地形和路况下的行走，并对所遇到的地形进行检测，无论是有较大凹坑的地面，或者是阶梯、陡坡，都有能力应对，并且结构简单，可靠性高。
请参阅图2，是本发明实施例提供的一种自适应行走机器人的组合式伸缩叶片轮原理示意图，它包括橡胶轮胎基体1.1、轴承1.2、电磁弹簧1.3以及橡胶叶片1.4；橡胶轮胎基体1.1通过轴承1.6安装在底盘2上；橡胶叶片1.4通过电磁弹簧1.3与橡胶轮胎基体1.1连接，通过控制电磁铁的通断电，可以实现橡胶叶片1.4的弹出和收缩，当橡胶叶片1.4收缩时叶片轮形成一个圆形有利于在平地上移动，当遇到有较大的坑洞时，叶片弹出，可以跳出坑洞，扩大轮胎直径，对陡坡和阶梯也能应付。
请参阅图3，是本发明实施例提供的一种自适应行走机器人的摇摆升降立柱平台原理示意图，它包括步进电机3.1、传动杆3.2、立柱外缸3.3、立柱内杆3.4、平板3.5、立柱驱动杆3.6、动力转向装置3.7；步进电机3.1固定在底盘2上，并通过联轴器与传动杆3.2连接；立柱外缸3.3通过螺栓和螺母将一端是固定在底盘2，可以前后摆动，立柱内杆3.4安装在外缸内，立柱内杆3.4的一端通过螺栓和螺母安装平板3.5上，通过立柱内杆3.4的伸缩实现平台升降；通过动力转向转置3.7将传动杆3.2的动力传递到立柱驱动杆3.6，驱动立柱外缸3.3前后摆动，提高机器人在走陡坡时保持平衡的能力，并且能够使得摄像头5可以拍摄的范围更加大。
请参阅图4，是本发明实施例提供的一种自适应行走机器人的旋转平台原理示意图，它包括平台架4.1、伺服电机4.2以及圆形平台4.3；平台架4.1通过焊接固定平板3.4上；伺服电机4.2安装在平台架4.1上电机座上；圆形平台4.3上安装有摄像头5，通过伺服电机带动平台转动，并实现精准控制，使得摄像头可以全方位细致地观察路况。
请参阅图5，是本发明实施例提供的一种自适应行走机器人的电磁弹簧原理示意图，它包括永磁体1.4.1、绝缘弹簧1.4.2以及电磁铁1.4.3；永磁体1.4.1焊接在叶片1.3上；电磁铁1.4.3固定叶片轮轮毂1.5上，并通过开关与内置电源连接，可以通过开关实现电磁铁的磁性控制；绝缘弹簧1.4.2的两端焊接在永磁体1.4.1和电磁铁1.4.3上，能够在压缩过程中产生较大的弹力，使得机器人可以跳出坑洞。
请参阅图6—7，是本发明实施例提供的一种自适应行走机器人的电磁弹簧收缩和弹开状态原理示意图，电磁铁通电，压缩弹簧，使得轮胎形成一个圆形，使得机器人适于在平地移动，当遇到陷入坑洞，电磁铁断电时，弹簧产生弹力，实现机器人的弹跳，并且增大轮胎直径。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种自适应行走机器人，可实现不同路况的快速移动；其特征在于，它包括组合式伸缩叶片轮（1）、底盘（2）、摇摆升降立柱平台（3）、旋转平台（4）以及摄像头（5）；
所述的组合式伸缩叶片轮（1）包括橡胶轮胎基体（1.1）、轴承（1.2）、电磁弹簧（1.3）以及橡胶叶片（1.4）；橡胶轮胎基体（1.1）通过轴承（1.6）安装在底盘（2）上；橡胶叶片（1.4）通过电磁弹簧（1.3）与橡胶轮胎基体（1.1）连接，通过控制电磁铁的通断电，可以实现橡胶叶片（1.4）的弹出和收缩，当橡胶叶片（1.4）收缩时叶片轮形成一个圆形，当遇到有较大的坑洞时，叶片弹出。
2.根据权利要求1所述的一种自适应行走机器人，其特征在于，所述的摇摆升降立柱平台（3）包括步进电机（3.1）、传动杆（3.2）、立柱外缸（3.3）、立柱内杆（3.4）、平板（3.5）、立柱驱动杆（3.6）、动力转向装置（3.7）；步进电机（3.1）固定在底盘（2）上，并通过联轴器与传动杆（3.2）连接；立柱外缸（3.3）通过螺栓和螺母将一端是固定在底盘（2），可以前后摆动，立柱内杆（3.4）安装在外缸内，立柱内杆（3.4）的一端通过螺栓和螺母安装平板（3.5）上，通过立柱内杆（3.4）的伸缩实现平台升降；通过动力转向转置（3.7）将传动杆（3.2）的动力传递到立柱驱动杆（3.6），驱动立柱外缸（3.3）前后摆动。
3.根据权利要求1所述的一种自适应行走机器人，其特征在于，所述的旋转平台（4）包括支架（4.1）、伺服电机（4.2）以及圆形平台（4.3）；支架（4.1）通过焊接固定平板（3.4）上；伺服电机（4.2）安装在支架（4.1）上电机座上；圆形平台（4.3）上安装有摄像头（5），通过伺服电机带动平台转动，并实现精准控制，使得摄像头可以全方位细致地观察路况。
4.根据权利要求1所述的一种自适应行走机器人，其特征在于，所述的电磁弹簧（1.4）包括永磁体（1.4.1）、绝缘弹簧（1.4.2）以及电磁铁（1.4.3）；永磁体（1.4.1）焊接在叶片（1.3）上；电磁铁（1.4.3）固定叶片轮轮毂（1.5）上，并通过开关与内置电源连接，可以通过开关实现电磁铁的磁性控制；绝缘弹簧（1.4.2）的两端焊接在永磁体（1.4.1）和电磁铁（1.4.3）上。
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