CN109131615A - 一种仿生机器人坡地行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生机器人坡地行走装置，所述底座上固定有四个蓄电池，所述蓄电池一端旋转连接有转轴，所述转轴上固定有支撑臂，所述支撑臂的底部固定有支撑框体，所述支撑框体内部设置有平衡爬坡装置；本发明通过驱动齿轮将动力传递给传动轴实现了仿形机器人的机动化，同时轮架上的三个车轮绕着空心轴公转可以在障碍路面能实现跨越和攀爬，而转动的三个转动板在支撑块的弧形槽内交替接触转动弥补了因传动轴高低变化形成的差值，以保持仿形机器人始终在同一平面平稳的移动，不受传动轴中心变动而引起的颠簸，通过设置转动板顶部的多个滚动体起到滚动和传递力的作用，避免了转动板与弧形槽的干摩擦，很好的保护了转动板，让转动板转动更灵活。

Description

一种仿生机器人坡地行走装置

技术领域

本发明涉及机器人行走领域，具体涉及一种仿生机器人坡地行走装置。

背景技术

距1962年世界第一个机器人的出现，机器人已走过四十多年的发展历史，四十多年来，机器人由工业机器人发展到智能机器人，成功成为了21世纪的高新技术之一，其研究范围广，涉及学科多，主要涵盖机械、电子、生物、传感器、驱动与控制等多个领域，如今，机器人行走方式总共可分为轮式、步行式、履带式、爬行式、蠕动式五钟，其中环境适应力更强，耗能更低，更像人类的步行机器人一直是机器人领域的前沿性研究。

而仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人，目前在西方国家，机械宠物十分流行，另外，仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务，具有广阔的开发前景；但是现有的仿生机器人坡地行走装置在爬坡时，结构较为复杂，很容易发生简单的故障造成爬坡机器人不能行走，故障率较高，而且在后期的爬坡过程中，由于爬坡有一定的角度，仿生机器人高低会不稳，高低起伏变化会引起机器人的颠簸，会影响仿形机器人的平稳性，尤其在装载一些物料后需要和容易滑到，造成物品的损坏，而且车辆在行驶时，不能实现机动化，人员推动费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿生机器人坡地行走装置，以解决上述背景技术中提出的结构较为复杂，很容易发生简单的故障造成爬坡机器人不能行走，故障率较高，而且在后期的爬坡过程中，由于爬坡有一定的角度，仿生机器人高低会不稳，高低起伏变化会引起机器人的颠簸，会影响仿形机器人的平稳性，尤其在装载一些物料后需要和容易滑到，造成物品的损坏，而且车辆在行驶时，不能实现机动化，人员推动费时费力。

一种仿生机器人坡地行走装置，包括底座，所述底座上固定有四个蓄电池，所述蓄电池一端旋转连接有转轴，所述转轴上固定有支撑臂，所述支撑臂的底部固定有支撑框体，所述支撑框体内部设置有平衡爬坡装置。

优选的，该平衡爬坡装置包括轮架、车轮、支撑块、弧形槽、连接块、工字型滑块、条形支撑板、条形滑槽、圆形套筒、滑动杆、传动轴、中央传动轴、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、空心轴、从动齿轮、驱动齿轮、中央套筒、滑动杆、固定板、驱动电机、旋转限位块、中央空心轴、压缩弹簧、转动板、旋转套筒、滚动体、缩紧螺丝和滚动轮。

优选的，所述支撑框体的底部两侧对称固定有支撑块，所述支撑块的底部设有弧形槽，所述支撑块的一侧端通过连接块与工字型滑块固定，所述工字型滑块在设有条形滑槽的条形支撑板上滑动连接，所述工字型滑块的上部通过压缩弹簧与条形滑槽的顶部固定，所述条形支撑板的下部与空心轴固定。

进一步优选的，所述空心轴的上端一侧固定有滑动杆，所述滑动杆与固定在底座底部的圆形套筒滑动连接，所述空心轴与传动轴上的第三传动轴旋转连接，所述第三传动轴上固定有两个旋转限位块，所述旋转限位块在空心轴内部，所述传动轴是由中央传动轴、第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴组成，所述中央传动轴在传动轴的中部，所述第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴由里到外在传动轴上以轴一段对称设置。

进一步优选的，所述第二传动轴上套接有旋转套筒，所述旋转套筒的外壁上均匀的固定有三个转动板，所述转动板的顶部设有若干个滚动体，所述转动板通过滚动体与支撑块底部的弧形槽接触，所述第二传动轴上固定有从动齿轮，所述第一传动轴上两侧固定有中央旋转块，所述中央传动轴旋转连接有中央空心轴,所述中央旋转块在中央空心轴内部。

进一步优选的，所述中央空心轴的外壁上与滑动杆的一端固定，所述滑动杆的另一端在中央套筒内滑动，所述中央套筒固定在支撑框体的底部，所述中央空心轴的下部中央固定有固定板，所述固定板的两侧对称固定有驱动电机，所述驱动电机的轴上固定有驱动齿轮，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合。

进一步优选的，所述传动轴的两端分别与轮架固定，所述轮架上安装有三个车轮，三个车轮按正三角形状设置在轮架上围绕着自己的轴旋转，所述轮架带动三个车轮围绕着传动轴旋转。

进一步优选的，所述从动齿轮和驱动齿轮是斜齿轮。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过驱动齿轮将动力传递给传动轴实现了仿形机器人的机动化，同时轮架上的三个车轮绕着空心轴公转可以在障碍路面能实现跨越和攀爬，而转动的三个转动板在支撑块的弧形槽内交替接触转动弥补了因传动轴高低变化形成的差值，以保持仿形机器人始终在同一平面平稳的移动，不受传动轴中心变动而引起的颠簸。

2、本发明通过从动齿轮会将与其固定的传动轴转动，传动轴带动其两侧的轮架转动，三个车轮绕着空心轴转动，绕着空心轴转动的轮架带着三个轮子就会跨越乱石滩或不平整山路，从而达到在乱石滩行走的目的，行走较为平稳；

3、本发明在运行时传动轴在支撑块上的弧形槽内上下起伏时，其上的工字型滑块通过压缩弹簧始终让支撑块的弧形槽与转动板接触，防止由于颠簸转动板脱离弧形槽，同时仿形机器人在行驶的过程中，与支撑框体固定的圆形套筒在滑动杆在其内部上下移动，很好的对仿形机器人起到了稳定性，防止仿形机器人左右晃动；

4、本发明通过设置转动板顶部的多个滚动体起到滚动和传递力的作用，避免了转动板与弧形槽的干摩擦，很好的保护了转动板，让转动板转动更灵活。

附图说明

图1为本发明一种仿生机器人坡地行走装置所述结构的示意图。

图2为本发明一种仿生机器人坡地行走装置所述结构的局部结构示意图。

图3为本发明一种仿生机器人坡地行走装置所述结构的图2局部结构示意放大图。

图4为一种仿生机器人坡地行走装置中图2中部分结构左视图。

图5为一种仿生机器人坡地行走装置中图4中工字形滑块的结构示意图。

图6为一种仿生机器人坡地行走装置中图1中转动板在弧形槽边缘的结构示意图。

图7为一种仿生机器人坡地行走装置中转动板在弧形槽正中央的状态结构示意图。

图8为一种仿生机器人坡地行走装置中图1中传动轴的结构示意图。

图中：底座1、蓄电池2、转轴3、支撑臂4、支撑框体5、轮架6、车轮7、支撑块8、弧形槽8-1、连接块9、工字型滑块10、条形支撑板11、条形孔11-1、圆形套筒12、滑动杆13、传动轴14、中央传动轴14-1、第一传动轴14-2、第二传动轴14-3、第三传动轴14-4、空心轴15、从动齿轮16、驱动齿轮17、中央套筒18、滑动杆19、固定板20、驱动电机21、旋转限位块22、中央空心轴23、中央旋转块24、转动板25、旋转套筒26、滚动体27、缩紧螺丝28、滚动轮29。

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1-8，一种仿生机器人坡地行走装置，包括底座1，所述底座1上固定有四个蓄电池2，所述蓄电池2一端旋转连接有转轴3，所述转轴3上固定有支撑臂4，所述支撑臂4的底部固定有支撑框体5，所述支撑框体5内部设置有平衡爬坡装置。

该平衡爬坡装置包括轮架6、车轮7、支撑块8、弧形槽8-1、连接块9、工字型滑块10、条形支撑板11、条形滑槽11-1、圆形套筒12、滑动杆13、传动轴14、中央传动轴14-1、第一传动轴14-2、第二传动轴14-3、第三传动轴14-4、空心轴15、从动齿轮16、驱动齿轮17、中央套筒18、滑动杆19、固定板20、驱动电机21、旋转限位块22、中央空心轴23、压缩弹簧24、转动板25、旋转套筒26、滚动体27、缩紧螺丝28和滚动轮29。

所述支撑框体5的底部两侧对称固定有支撑块8，所述支撑块8的底部设有弧形槽8-1，所述支撑块8的一侧端通过连接块9与工字型滑块10固定，所述工字型滑块10在设有条形滑槽11-1的条形支撑板11上滑动连接，所述工字型滑块10的上部通过压缩弹簧24与条形滑槽11-1的顶部固定，所述条形支撑板11的下部与空心轴15固定。

所述空心轴15的上端一侧固定有滑动杆13，所述滑动杆13与固定在底座1底部的圆形套筒12滑动连接，所述空心轴15与传动轴14上的第三传动轴14-4旋转连接，所述第三传动轴14-4上固定有两个旋转限位块22，所述旋转限位块22在空心轴15内部，所述传动轴14是由中央传动轴14-1、第一传动轴14-2、第二传动轴14-3和第三传动轴14-4组成，所述中央传动轴14-1在传动轴14的中部，所述第一传动轴14-2、第二传动轴14-3和第三传动轴14-4由里到外在传动轴10上以轴一段10-1对称设置。

所述第二传动轴14-3上套接有旋转套筒26，所述旋转套筒26的外壁上均匀的固定有三个转动板25，所述转动板25的顶部设有若干个滚动体27，所述转动板25通过滚动体27与支撑块8底部的弧形槽8-1接触，所述第二传动轴14-3上固定有从动齿轮16，所述第一传动轴14-2上两侧固定有中央旋转块24，所述中央传动轴14-1旋转连接有中央空心轴23,所述中央旋转块24在中央空心轴23内部。

所述中央空心轴23的外壁上与滑动杆19的一端固定，所述滑动杆19的另一端在中央套筒18内滑动，所述中央套筒18固定在支撑框体5的底部，所述中央空心轴23的下部中央固定有固定板20，所述固定板20的两侧对称固定有驱动电机21，所述驱动电机21的轴上固定有驱动齿轮17，所述驱动齿轮17与从动齿轮16啮合。

所述传动轴14的两端分别与轮架6固定，所述轮架6上安装有三个车轮7，三个车轮7按正三角形状设置在轮架6上围绕着自己的轴旋转，所述轮架6带动三个车轮7围绕着传动轴14旋转。

所述从动齿轮16和驱动齿轮17是斜齿轮。

本实施例的工作原理：

当本装置在有坡度的地方行走时或不平整山路上行驶时，打开蓄电池2的供电开关，蓄电池2启动转轴3，转轴3带动支撑臂4前后爬行移动，同时蓄电池2启动固定板20两侧的驱动电机21，驱动电机21带动驱动齿轮17旋转，转动的驱动齿轮17将与其啮合的从动齿轮16带动旋转，一方面从动齿轮16会将与其固定的传动轴14转动，传动轴14带动其两侧的轮架6转动，三个车轮7绕着空心轴15转动，绕着空心轴15转动的轮架6带着三个轮子17就会跨越乱石滩或不平整山路，从而达到在乱石滩行走的目的，而这三个车轮7会在传动轴14转动的过程中，由于中央的空心轴15通过滑动杆19及中央套筒18与支撑框体5固定，中央的空心轴15不会发生转动，传动轴14两侧的空心轴15通过圆形套筒12、滑动杆13与支撑框体5固定，这样防止传动轴14产生转动，与空心轴15固定的条形支撑板11也防止空心轴15产生转动。

另一方面与传动轴14固定的旋转套筒26上的三个转动板25也会转动，当一个转动板25在支撑块8的弧形槽8-1的正中央时如图7，传动轴14在支撑块8上弧形槽8-1的最低位置，与此同时转动的传动轴14与地面的垂直距离最大，即传动轴14与地面的高度最大；当一个转动板25刚进入支撑块8的弧形槽8-1边缘，与此同时另一个转动板25即将脱离弧形槽8-1的时候如图6，即传动轴14在支撑块8上弧形槽8-1的最高位置，与此同时转动的轮架6上的两个车轮7刚好与地面接触，即传动轴14与地面的高度最小，这样就消除了由于传动轴14转动引起的高低颠簸，始终保持了支撑框体5在一条线上，传动轴14在支撑块8上的弧形槽8-1内上下起伏时，其上的工字型滑块10通过压缩弹簧24始终让支撑块8的弧形槽8-1与转动板25接触，防止由于颠簸转动板25脱离弧形槽8-1，同时仿形机器人在行驶的过程中，与支撑框体5固定的圆形套筒12在滑动杆13在其内部上下移动，很好的对仿形机器人起到了稳定性，防止仿形机器人左右晃动，而且转动板9顶部的多个滚动体19起到滚动和传递力的作用，避免了转动板25与弧形槽8-1的干摩擦，很好的保护了转动板25，让转动板25转动更灵活，而弧形槽8-1的弧度与轮架6的一个周期的运动轨迹匹配。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上固定有四个蓄电池(2)，所述蓄电池(2)一端旋转连接有转轴(3)，所述转轴(3)上固定有支撑臂(4)，所述支撑臂(4)的底部固定有支撑框体(5)，所述支撑框体(5)内部设置有平衡爬坡装置。

2.根据权利要求1所述的一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：该平衡爬坡装置包括轮架(6)、车轮(7)、支撑块(8)、弧形槽(8-1)、连接块(9)、工字型滑块(10)、条形支撑板(11)、条形滑槽(11-1)、圆形套筒(12)、滑动杆(13)、传动轴(14)、中央传动轴(14-1)、第一传动轴(14-2)、第二传动轴(14-3)、第三传动轴(14-4)、空心轴(15)、从动齿轮(16)、驱动齿轮(17)、中央套筒(18)、滑动杆(19)、固定板(20)、驱动电机(21)、旋转限位块(22)、中央空心轴(23)、压缩弹簧(24)、转动板(25)、旋转套筒(26)、滚动体(27)、缩紧螺丝(28)和滚动轮(29)。

3.根据权利要求2所述的一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：所述支撑框体(5)的底部两侧对称固定有支撑块(8)，所述支撑块(8)的底部设有弧形槽(8-1)，所述支撑块(8)的一侧端通过连接块(9)与工字型滑块(10)固定，所述工字型滑块(10)在设有条形滑槽(11-1)的条形支撑板(11)上滑动连接，所述工字型滑块(10)的上部通过压缩弹簧(24)与条形滑槽(11-1)的顶部固定，所述条形支撑板(11)的下部与空心轴(15)固定。

4.根据权利要求3所述的一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：所述空心轴(15)的上端一侧固定有滑动杆(13)，所述滑动杆(13)与固定在底座(1)底部的圆形套筒(12)滑动连接，所述空心轴(15)与传动轴(14)上的第三传动轴(14-4)旋转连接，所述第三传动轴(14-4)上固定有两个旋转限位块(22)，所述旋转限位块(22)在空心轴(15)内部，所述传动轴(14)是由中央传动轴(14-1)、第一传动轴(14-2)、第二传动轴(14-3)和第三传动轴(14-4)组成，所述中央传动轴(14-1)在传动轴(14)的中部，所述第一传动轴(14-2)、第二传动轴(14-3)和第三传动轴(14-4)由里到外在传动轴(10)上以轴一段(10-1)对称设置。

5.根据权利要求4所述的一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：所述第二传动轴(14-3)上套接有旋转套筒(26)，所述旋转套筒(26)的外壁上均匀的固定有三个转动板(25)，所述转动板(25)的顶部设有若干个滚动体(27)，所述转动板(25)通过滚动体(27)与支撑块(8)底部的弧形槽(8-1)接触，所述第二传动轴(14-3)上固定有从动齿轮(16)，所述第一传动轴(14-2)上两侧固定有中央旋转块(24)，所述中央传动轴(14-1)旋转连接有中央空心轴(23),所述中央旋转块(24)在中央空心轴(23)内部。

6.根据权利要求5所述的一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：所述中央空心轴(23)的外壁上与滑动杆(19)的一端固定，所述滑动杆(19)的另一端在中央套筒(18)内滑动，所述中央套筒(18)固定在支撑框体(5)的底部，所述中央空心轴(23)的下部中央固定有固定板(20)，所述固定板(20)的两侧对称固定有驱动电机(21)，所述驱动电机(21)的轴上固定有驱动齿轮(17)，所述驱动齿轮(17)与从动齿轮(16)啮合。

7.根据权利要求2所述的一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：所述传动轴(14)的两端分别与轮架(6)固定，所述轮架(6)上安装有三个车轮(7)，三个车轮(7)按正三角形状设置在轮架(6)上围绕着自己的轴旋转，所述轮架(6)带动三个车轮(7)围绕着传动轴(14)旋转。

8.根据权利要求2所述的一种仿生机器人坡地行走装置，其特征在于：所述从动齿轮(16)和驱动齿轮(17)是斜齿轮。