CN109866254B - 一种自动运行机器的自动翻身装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动运行机器的自动翻身装置，属于机电控制领域，应用在野外自动运行机器因为外力翻倒以后，实现自动翻身，包括设置在机器本体上并用于检测处于倒置状态的机器本体倾斜情况的倾角传感器和用于翻转处于倒置状态的机器本体的翻转机构，翻转机构由第一撑臂、第一驱动器、第二撑臂、第二驱动器组成，第一撑臂通过第一驱动器可转动的设置在机器本体上，第二撑臂通过第二驱动器可转动的设置在第一撑臂上，第一撑臂的旋转面与第二撑臂的旋转面相垂直。本自动翻身装置在自动运行机器被掀翻或者倾倒以后才开始工作，通过倾角传感器检测自动运行机器的倾斜情况，确定由翻转机构工作，并通过控制翻转机构的转动，实现自动翻身。

Description

一种自动运行机器的自动翻身装置

技术领域

本发明属于机电控制技术领域，涉及一种自动运行机器的自动翻身装置。

背景技术

现在自动在野外，包括在沙漠、草原、外空星球上自动行走的机器或者机器人越来越多，由于外部地形、风沙等的影响，这些自动运行的机器可能被掀翻，四脚朝天或者四轮朝天，如果没有自动翻身装置，这个自动运行的机器可能就永远躺着，宣告“死亡”。如果设计一个自动翻身装置，让躺着的机器依靠自身的机构和控制实现自动翻身，那么野外的自动运行机器则可以继续工作。适应环境的能力则大大增强。

通常情况下，自动运行的机器或者机器人都有自己的电子控制系统或者智能控制系统，具有接收传感器信号和控制驱动装置的能力。此外，一般野外地形复杂，翻转位置可能是斜坡，也可能是平底；是光滑的石板，也可能是泥土地。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在原有自动运行机器本体上设计自动翻身装置，在自动运行机器被掀翻或者倾倒以后才开始工作，通过倾角传感器检测自动运行机器的倾斜情况，确定由翻转机构工作，并通过控制翻转机构的转动，实现自动翻身。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种自动运行机器的自动翻身装置，包括设置在机器本体上并用于检测处于倒置状态的机器本体倾斜情况的倾角传感器和用于翻转处于倒置状态的机器本体的翻转机构，所述翻转机构由第一撑臂、第一驱动器、第二撑臂、第二驱动器组成，第一撑臂通过第一驱动器可转动的设置在机器本体上，第二撑臂通过第二驱动器可转动的设置在第一撑臂上，第一撑臂的旋转面与第二撑臂的旋转面相垂直。

进一步，所述翻转机构还包括设置在第一撑臂、第二撑臂上并远离各自转动端的滚轮，所述滚轮为橡胶滚轮，所述橡胶滚轮的外轮廓上设有锯齿。滚轮可避免地面上的障碍物，锯齿可增强滚轮的抓地性。

进一步，所述机器本体上还设有用于安装第一驱动器和第一撑臂的支座，所述支座呈L形结构。支座一方面可便于第一撑臂和第一驱动器的安装，另一方面在自动运行机器正常运行时，本翻转机构不工作过程中，可起到支撑第一撑臂的作用。

进一步，所述第一驱动器、第二驱动器采用伺服电机或者步进电机。以满足转动过程第一撑臂和第二撑臂的转角位置和转动速度的控制。

进一步，所述翻转机构设置为两个，分设于机器本体的两侧。可用于倾角传感器在判断出机器本体倾翻的高低面后，决定那侧的翻转机构动作。

进一步，所述自动翻身装置还包括电控器，所述第一驱动器、第二驱动器、倾角传感器通过导线与电控器电性连接。该电控器采用自动运行机器自身的电子控制系统或者智能控制系统。

采用上述方案，本装置安装于自动运行机器本体的侧面，左右对称地各安装一个，根据翻倒以后由倾角传感器的信息，确定由哪一个翻转机构运行实现自动翻转，另一侧的翻转机构则不运行。翻转时，翻转机构的第一撑臂的第一驱动器转动，带动第一撑臂转动，当第一撑臂的滚轮转动到地面以后，随着转动的继续进行，机器本体一侧将被抬起，并不断抬高，抬高到最高位置后，第二撑臂的第二驱动器转动，驱动第二撑臂转动，第二撑臂的滚轮着地以后，随着转动的继续进行，地面的反作用力将产生一个侧面的力和力矩，驱使机器本体翻转到正常状态，达到自动翻身的目的。

本发明的有益效果在于：

1、本装置通过采用第一撑臂和第二撑臂的先后动作，以形成梯级翻身形式，有利于机器本体的平缓翻身，保证机器本体翻身稳定可靠。

2、本装置在自动运行机器被掀翻后，通过对其倾斜情况进行判断，才控制翻转机构实现自动翻身，具有响应速度快和准确的效果。

3、本装置在不工作时，第一撑臂和第二撑臂重叠收拢在一起，其结构紧凑，有利于翻转体型较大的机器。

4、本装置还具有结构简单、制作成本低、占用面积小、操作简单、使用安全等特点，具有广阔的应用前景。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明结构连接示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为第一撑臂动作示意图；

图4为第二撑臂动作示意图；

图5为本发明翻转机构连续动作示意图；

附图中标记如下：机器本体1、滚轮2、第一撑臂3、第二驱动器4、第二撑臂5、支座6、第一驱动器7、倾角传感器8。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1～2，一种自动运行机器的自动翻身装置，包括机器本体1、倾角传感器8和翻转机构，所述倾角传感器8固定在机器本体1的一个平面上，所述翻转机构安装在机器本体的两个侧面上，分别一套，每一套包括第一驱动器7，固定在机器本体1侧面的支座6上，第一撑臂3与第一驱动器7转动连接，第二驱动器4安装在第一撑臂3的另一端，第二撑臂5与第二驱动器4转动连接，第一撑臂3的着地端安装一个滚轮2，第二撑臂5的着地端也安装有一个滚轮2。该自动翻身装置的控制部分采用电控器(未画出)，为常规技术，通过自动运行机器的控制系统基础上设计相关软件实现。当自动运行机器正常运行时，第一撑臂3、第二撑臂5处于与地面平行的状态，翻转机构不动作。当自动运行机器因为外部因素被掀翻后，自动运行机器本体四轮朝天，如图1所示。自动运行机器的控制系统首先根据倾角传感器8检测到的信息，判断自动运行机器本体的倾斜状态，判断两个安装了翻转机构的两个侧面哪边高？哪边低？翻身的原则是高端的翻转机构工作。接着，电控器的控制系统发出命令控制翻转机构的第一驱动器7和第二驱动器4按照一定的顺序和一定的速度动作。

具体的，首先是驱动第一驱动器7转动，驱动第一撑臂3逆时针转动，第一撑臂3另一端着地后，第一撑臂的滚轮2可以随着第一撑臂3的继续转动而随机滚动，以便避开障碍减小阻力。第一撑臂3一端的滚轮着地后，地面产生反作用力，通过第一撑臂3作用到自动运行机器的本体上，力的方向如图3所示，这个力的方向在竖直向上方向产生一个分力，随着第一撑臂3的继续转动，竖直方向的分力越来越大，将把机器本体的一个侧面抬起，并不断抬高。当第一撑臂3转动到接近竖直位置，自动运行机器的一侧抬起到一定高度以后，控制系统驱动第二驱动器4工作，带动第二撑臂5转动，转动方向如图4所示，第二撑臂的滚轮着地以后，可以在地面上随机滚动，以便避开障碍减小阻力，此时地面产生一个反作用力，作用力的方向如图4所示的推力方向，该推力能够产生一个使得自动运行机器再翻转回正的力矩，力矩的大小与滚轮着地后第二撑臂5的转动速度和转动的角度有关系，在某一个位置，力矩可以达到最大，驱使抬起侧绕另一侧转动翻身。当自动运行机器翻身成功以后，控制系统控制第二驱动器4反转，驱使第二撑臂5回到初始位置；然后控制第一驱动器7反转，驱使第一撑臂3回到初始位置，为下一次翻身做好准备，也为自动运行机器的继续工作做好准备。整个动作过程可见图5所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种自动运行机器的自动翻身装置，其特征在于，包括设置在机器本体（1）上并用于检测处于倒置状态的机器本体倾斜情况的倾角传感器（8）和用于翻转处于倒置状态的机器本体的翻转机构，所述翻转机构由第一撑臂（3）、第一驱动器（7）、第二撑臂（5）、第二驱动器（4）组成，第一撑臂通过第一驱动器可转动的设置在机器本体上，第二撑臂通过第二驱动器可转动的设置在第一撑臂上，第一撑臂的旋转面与第二撑臂的旋转面相垂直，且第一撑臂和第二撑臂以先后翻转方式形成梯级翻身形式。

2.根据权利要求1所述自动运行机器的自动翻身装置，其特征在于，所述翻转机构还包括设置在第一撑臂、第二撑臂上并远离各自转动端的滚轮（2），所述滚轮为橡胶滚轮，所述橡胶滚轮的外轮廓上设有锯齿。

3.根据权利要求1所述自动运行机器的自动翻身装置，其特征在于，所述机器本体上还设有用于安装第一驱动器和第一撑臂的支座（6），所述支座呈L形结构。

4.根据权利要求1所述自动运行机器的自动翻身装置，其特征在于，所述第一驱动器、第二驱动器采用伺服电机或者步进电机。

5.根据权利要求1所述自动运行机器的自动翻身装置，其特征在于，所述翻转机构设置为两个，分设于机器本体的两侧。

6.根据权利要求1-5任一项所述自动运行机器的自动翻身装置，其特征在于，所述自动翻身装置还包括电控器，所述第一驱动器、第二驱动器、倾角传感器通过导线与电控器电性连接。

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