CN109533079A - 一种非结构化地形下载人六足车 - Google Patents

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陈璐
乔泽华
张月
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid

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Abstract

本发明公开了一种非结构化地形下载人六足车，属于特种运载工具技术领域，由六足机器人本体、控制器、电源模块、传感器子系统和人机交互子系统构成，具体包括六足机器人本体、机器人的足部、外置金属保护架、座椅、操纵杆、LED显示屏、陀螺仪、加速度计、定位模块。本发明提供了一种特种运载工具，利用仿生六足机器人穿越非结构化地形上的卓越能力，实现非结构化地形上载人六足车功能，为行动不便人士提供代步工具，亦可为休闲娱乐活动增加挑战和趣味。

Description

一种非结构化地形下载人六足车
技术领域
本发明公开了一种非结构化地形下载人六足车，属于特种运载工具技术领域。
背景技术
现实生活中与平坦路面相比更为普遍是非结构化地形，也就是不规则地形，如台阶、沟壑等障碍地形。非结构化地形极大地限制了行动不便的残障人士或老年人的活动范围，另外在景区提供的娱乐运动中特种六足车可以进一步增加运动趣味性和挑战性。仿生六足机器人，作为多足机器人的代表，可在非结构化地形上行走，较常规机器人具有很强的越障能力与环境适应性。本发明的目的在于提供一种特种运载工具，利用仿生六足机器人穿越非结构化地形上的卓越能力，实现非结构化地形上载人六足车功能，为行动不便人士提供代步工具，亦可为休闲娱乐活动增加挑战和趣味。
对现有专利检索发现，专利申请公开号：2014106447377，发明名称：电动观光车，该发明采用轮式结构、依靠六个车轮实现车辆移动。其缺点主要有：翻越障碍能力差，只能在平整路面上使用，不能在非结构化地形上工作。
检索发现，专利申请公开号：2016100277460，发明名称：电动车，该发明通过改变电动车内部结构，降低电动车底盘高度来增大电动车内空间。其缺点为：底盘高度低，工作受地形影响较大，限制性很高。不能满足非结构化地形上的工作需要。
专利申请公开号：CN 102267509A，发明名称：对称式仿生六足行走装置，该发明采用两个结构完全一致、中心对称的上、下层套筒结构实现三角支撑机构。其缺点主要有：结构复杂，启动时间长；体积及重量较大，负载能力差。
检索发现，专利申请公开号：CN 205469364U，发明名称：一种新型的六足机器人结构及其控制系统，该发明通过十八个舵机控制机器人腿的活动。其缺点为：腿部自由度过高，很难实现精密控制；机器人负载能力差；步态稳定性低。
发明内容
本发明的目的在于提出一种非结构化地形下载人六足车，具备在非结构化地形下行走，转弯等功能，从而克服现有技术中轮式电动车不能翻越台阶的技术缺陷。由于载人需要，因此本发明中的六足车选用负载能力强、步态稳定性高的六足机器人，以实现载人运载工具功能。
为实现上述目的，本发明在前期研发的机械式步态同步六足机器人基础上进行载人装置升级设计。
一种非结构化地形下载人六足车，由六足机器人本体1、控制器、电源模块、传感器子系统和人机交互子系统构成，电源模块分别与控制器、六足机器人本体1连接，控制器与六足机器人本体1连接；控制器分别与传感器子系统和人机交互子系统连接；
传感器子系统包括陀螺仪7、加速度计8和定位模块9；人机交互子系统包括操纵杆5、LED显示屏6。
六足机器人本体1的外部连接有机器人的足部2，六足机器人足部2通过轴向固定连接在六足机器人本体1的底部，六足机器人足部2能够绕六足机器人本体1转动，六足机器人足部2为折叠杆结构，通过折叠杆的旋转使六足机器人本体1能够运动并翻越台阶。
外置金属保护架3设置在六足机器人本体1的外侧，座椅4安装在外置金属保护架3的内部，座椅4正对操纵杆5和LED显示屏6。
座椅4通过四组弹簧与所述的六足机器人本体1固定连接，以起到悬挂减震作用，提供乘坐舒适性，操纵杆5固定在所述的外置金属保护架3前部的操作平台上，LED显示屏6固定在所述的操纵杆5上方与所述的外置金属保护架3固定连接，以显示地图、定位信息、六足车辆状态信息、安全提示信息；传感器子系统由陀螺仪7、加速度计8、定位模块9组成并固定在所述的六足机器人本体1上面，传感器子系统中陀螺仪7和加速度计8为六足车提供姿态信息并可以根据用户需求提供不同平稳度体验，定位模块9提供地位信息为导航路径规划提供信息支撑并确保安全；
传感器子系统、操作杆5、LED显示屏6分别与控制器相连以便完成信息交互，电源模块向控制器、电机驱动、电机供电，并通过控制器向姿态传感器子系统中的陀螺仪7、加速度计8、定位模块9、操作杆5、LED显示屏6分别供电。
所述的机器人足部2是半圆形或完整圆环型且与所述的六足机器人本体1连接部位位于半圆形一端或完整圆环上任意一点，以区别与普通的轮式机器人的轮胎圆心轴向固定连接方式。
所述的座椅4还配有扶手和安全带等辅助安全保护配置。
本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：
1、和常规轮式机器人相比，具备非结构化地形下穿越能力，可以攀爬台阶、跨越小型障碍、沟壑等特殊地形，提供特种载人运载工具。
2、相比履带式机器人，具备自重轻、构造简便、运动灵活等优势。
3、为行动不便人士提出比轮椅更具优势的代步工具，可以轻松应对台阶、小型沟壑等障碍地形。
4、为休息娱乐场所，提供挑战性和趣味性更加的娱乐运载工具。
附图说明
图1娱乐机器人系统框图。
图2娱乐机器人系统示意图。
其中1六足机器人本体，2机器人的足，3外置金属保护架，4，座椅，5操纵杆及操作平台，6LED显示屏及支架，7陀螺仪，8加速度计，9定位模块
具体实施方式
请参阅图2，一种非结构化地形下载人六足车，其特征在于，由六足机器人本体、控制器、电源模块、传感器子系统和人机交互子系统构成，具体包括六足机器人本体1、机器人的足部2、外置金属保护架3、座椅4、操纵杆5，LED显示屏6、陀螺仪7、加速度计8、定位模块9，其中六足机器人本体1由主体框架、控制器、电机驱动器、电机、电源模块构成，机器人的足部2与所述的六足机器人本体1轴向固定连接，外置金属保护架3与六足机器人本体1上部固定连接，座椅4通过4组弹簧与所述的六足机器人本体1固定连接，以起到悬挂减震作用，提供乘坐舒适性，操纵杆5固定在所述的外置金属保护架3前部的操作平台上，LED显示屏6固定在所述的操纵杆5上方与所述的外置金属保护架3固定连接，以显示地图、定位信息、六足车辆状态信息(速度、续航里程等)、安全提示信息(例如危险区域警告)，传感器子系统由陀螺仪7、加速度计8、定位模块9组成并固定在所述的六足机器人本体1上面，传感器子系统中陀螺仪7和加速度计8为六足车提供姿态信息并可以根据用户需求提供不同平稳度体验，定位模块9提供地位信息为导航路径规划提供信息支撑并确保安全；
请参阅图1，传感器子系统、操作杆5、LED显示屏6分别与控制器101相连以便完成信息交互，电源模块向控制器、电机驱动器、电机供电，并通过控制器向姿态传感器子系统中的陀螺仪7、加速度计8、定位模块9、操作杆5、LED显示屏6分别供电。
所述的机器人足部2可以是半圆形(C型)或完整圆环型且与所述的六足机器人本体1连接部位位于半圆形一端或完整圆环上任意一点，以区别与普通的轮式机器人的轮胎圆心轴向固定连接方式。
所述的座椅4还配有扶手和安全带等辅助安全保护配置。
实施例1：在载人装置方面，本发明采用固定的悬挂装置对座椅进行悬挂以减轻在经过非结构化地形时产生的颠簸，减小其对于乘客的影响。并在外侧架设保护架，来保证突发情况下的人员安全。内置陀螺仪、加速度仪对机器人姿态和状态进行判断，并根据判断对机器人进行控制以及在必要情况下阻止乘客的危险操作(如进入危险区域)，以保证在运行(载人)过程中，机器人的姿态和速度、加速度一直保持在比较舒适安全的范围之内。座椅，由四个弹簧组成的悬挂装置对座椅进行支撑。在座椅前方设置显示屏，方便乘客了解机器人本体的状态和对六足车进行控制。为避免游客进入危险场所，内置定位模块，对机器人自身位置进行监控，在机器人靠近危险区域(尤其是在山区中)时对乘客进行警告，并在遇到紧急情况时，可以及时准确的发出救援信号，以保证乘客的生命财产安全。在供电方面，由电源模块向控制器和六足机器人本体供电，而人机交互部分和传感器部分由控制器供电，定位模块还自带独立备用电源以备紧急情况使用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种非结构化地形下载人六足车，其特征在于：由六足机器人本体(1)、控制器、电源模块、传感器子系统和人机交互子系统构成，电源模块分别与控制器、六足机器人本体(1)连接，控制器与六足机器人本体(1)连接；控制器分别与传感器子系统和人机交互子系统连接；
传感器子系统包括陀螺仪(7)、加速度计(8)和定位模块(9)；人机交互子系统包括操纵杆(5)、LED显示屏(6)；
六足机器人本体(1)的外部连接有机器人足部(2)，六足机器人足部(2)通过轴向固定连接在六足机器人本体(1)的底部，六足机器人足部(2)能够绕六足机器人本体(1)转动，六足机器人足部(2)为折叠杆结构，通过折叠杆的旋转使六足机器人本体(1)能够运动并翻越台阶；
外置金属保护架(3)设置在六足机器人本体(1)的外侧，座椅(4)安装在外置金属保护架(3)的内部，座椅(4)正对操纵杆(5)和LED显示屏(6)。
2.根据权利要求1所述的一种非结构化地形下载人六足车，其特征在于：座椅(4)通过四组弹簧与所述的六足机器人本体(1)固定连接，以起到悬挂减震作用，提供乘坐舒适性，操纵杆(5)固定在所述的外置金属保护架(3)前部的操作平台上，LED显示屏(6)固定在所述的操纵杆(5)上方与所述的外置金属保护架(3)固定连接，以显示地图、定位信息、六足车辆状态信息、安全提示信息；传感器子系统由陀螺仪(7)、加速度计(8)、定位模块(9)组成并固定在所述的六足机器人本体(1)上面，传感器子系统中陀螺仪(7)和加速度计(8)为六足车提供姿态信息并根据用户需求提供不同平稳度体验，定位模块(9)提供地位信息为导航路径规划提供信息支撑并确保安全。
3.根据权利要求1所述的一种非结构化地形下载人六足车，其特征在于：传感器子系统、操纵杆(5)、LED显示屏(6)分别与控制器相连以便完成信息交互，电源模块向控制器、电机驱动、电机供电，并通过控制器向姿态传感器子系统中的陀螺仪(7)、加速度计(8)、定位模块(9)、操纵杆(5)、LED显示屏(6)分别供电。
4.根据权利要求1所述的一种非结构化地形下载人六足车，其特征在于：所述的机器人足部(2)是半圆形或完整圆环型且与所述的六足机器人本体(1)连接部位位于半圆形一端或完整圆环上任意一点。
5.根据权利要求1所述的一种非结构化地形下载人六足车，其特征在于：所述的座椅(4)配有扶手和安全带。
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