CN110027635A - 多路况自适应的多模式驱动车形机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路况自适应的多模式驱动车形机器人。两个驱动装置对称分布在车身两侧且结构相同，主动和从动履带轮分别安装在车身的前侧和后侧底部，主动和从动履带轮通过履带连接，主动履带轮与电机同轴连接；主动和从动履带轮分别与车轮驱动机构连接，支座固定连接在车身底部，主动链轮轴的一端安装在支座上，另一端铰接摆臂连接板，从动链轮轴的一端安装在摆臂连接板的安装孔，另一端套装有车轮；主动和从动链轮轴分别套装有主动和从动链轮，两轮之间通过链条连接；电动缸铰接安装在车身底部，电动缸的电动杆与摆臂连接板铰接；主动链轮通过传动离合器与各自的履带轮同轴连接。本发明能够适应多种路况，具备极好的通过性。

Description

多路况自适应的多模式驱动车形机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种多路况自适应的多模式驱动车形机器人。

背景技术

当前有各种的车形机器人运行于各种场合，根据其行走结构划分，可以分为履带式和车轮式两大类，两类机器人各有其擅长的工作场合，而当前对车形机器人的要求是更好的通用性，能适应更多的地形，达到更高的通过性。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种多路况自适应的多模式驱动车形机器人。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括车身和安装在车身下方的驱动装置，两个驱动装置对称分布在车身的两侧且结构相同，车身在两个驱动装置的共同作用下沿行进方向移动；每个驱动装置包括驱动电机、履带驱动机构、传动离合器和车轮驱动机构，履带驱动机构包括主动履带轮、从动履带轮和履带，主动履带轮和从动履带轮分别安装在车身行进方向的前侧底部和后侧底部，主动履带轮和从动履带轮通过履带连接形成带传动，主动履带轮与驱动电机同轴连接；主动履带轮和从动履带轮分别与一个车轮驱动机构连接，两个车轮驱动机构的结构相同，每个车轮驱动机构包括L型支座、车轮、链条、主动链轮轴、从动链轮轴、主动链轮、从动链轮、摆臂连接板和电动缸，L型支座固定连接在车身底部，主动链轮轴的一端安装在L型支座上，主动链轮轴的另一端与摆臂连接板的一侧铰接，摆臂连接板的另一侧开有用于安装从动链轮轴的安装孔，从动链轮轴的一端通过安装孔与摆臂连接板连接，从动链轮轴的另一端套装有车轮；主动链轮轴和从动链轮轴上分别套装有主动链轮和从动链轮，主动链轮和从动链轮之间通过链条形成链传动；电动缸的缸体铰接安装在车身底部，电动缸的电动杆与摆臂连接板的一侧铰接；车轮驱动机构的主动链轮通过传动离合器与各自连接的主动履带轮或从动履带轮同轴连接。

优选的，履带上安装有履带张紧机构，履带张紧机构包括张紧轮和传动轴，传动轴带动张紧轮上下移动从而调节履带的松紧，张紧轮下移压紧履带。

优选的，两个主动履带轮各连接一个驱动电机，每个驱动电机的电机轴与主动履带轮的带轮轴之间通过轴承连接。

优选的，带传动中的履带轮的外圈为齿圈，履带的内圈为齿圈，履带轮的外圈与履带的内圈之间相互啮合。

优选的，摆臂连接板靠近主动链轮轴的一侧开有铰接孔，主动链轮轴的另一端通过铰接孔与摆臂连接板铰接。

优选的，L型支座上开有用于安装主动链轮轴的轴孔，主动链轮轴的轴向一端安装在L型支座的轴孔中。

本发明设置有传动离合器，通过传动离合器实现履带驱动机构和车轮驱动机构的连接或断开，使得本发明具备多种驱动模式；设置车轮驱动机构的摆臂连接板能够调节机器人的重心位置，从而能够适应不同地形的多种路况。

本发明采用的有益效果如下：

本发明提供了一种多路况自适应的多模式驱动车形机器人，能够将履带式和车轮式驱动相结合的结构并相互协调工作以达到多种工作模式，从而适应多种路况，具备极好的通过性。

附图说明

图1是本发明的总体装配示意图；

图2是本发明的中间剖面示意图；

图3是本发明的摆臂连接板示意图；

图中：1.驱动电机；2.主动履带轮；3.履带；4.传动离合器；5.车轮；6.摆臂连接板；7.电动缸；8.车身；9.履带张紧机构；10.链条；11.L型支座；12.电动杆；13.从动履带轮；14.主动链轮轴；15.主动链轮；16.从动链轮；17.从动链轮轴。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，两个驱动装置对称分布在车身8的两侧且结构相同，车身8在两个驱动装置的共同作用下沿行进方向移动；每个驱动装置包括驱动电机1、履带驱动机构、传动离合器4和车轮驱动机构，履带驱动机构包括主动履带轮2、从动履带轮13和履带3，主动履带轮2和从动履带轮13分别安装在车身8行进方向的前侧底部和后侧底部，主动履带轮2和从动履带轮13通过履带3连接形成带传动，主动履带轮2与驱动电机1同轴连接。

具体实施中，履带3上安装有履带张紧机构9，履带张紧机构9包括张紧轮和传动轴，传动轴带动张紧轮上下移动从而调节履带3的松紧，张紧轮下移压紧履带3。

两个主动履带轮2各连接一个驱动电机1，每个驱动电机1的电机轴与主动履带轮2的带轮轴之间通过轴承直连。带传动中的履带轮的外圈为齿圈，履带3的内圈为齿圈，履带轮的外圈与履带3的内圈之间相互啮合。驱动电机1驱动主动履带轮2旋转，主动履带轮2通过带带动从动履带轮13旋转，车身8以履带运动的方式工作行进。

如图2、图3所示，主动履带轮2和从动履带轮13分别与一个车轮驱动机构连接，两个车轮驱动机构的结构相同，L型支座11装在车身上靠近各自所连接的带轮的位置。L型支座11固定连接在车身8靠近主动履带轮2或从动履带轮13的底部，主动链轮轴14的一端安装在L型支座11上，主动链轮轴14的另一端与摆臂连接板6的一侧铰接，摆臂连接板6的另一侧开有用于安装从动链轮轴17的安装孔，从动链轮轴17的一端通过轴和轴承通过安装孔与摆臂连接板6连接，从动链轮轴17的另一端套装有车轮5；主动链轮轴14和从动链轮轴17上分别套装有主动链轮15和从动链轮16，主动链轮15和从动链轮16均位于摆臂连接板6的内侧面，摆臂连接板6的内侧是指摆臂连接板6面向车身8中心的侧面。主动链轮15和从动链轮16之间通过链条10形成链传动；电动缸7的缸体铰接安装在车身8底部，电动缸7的电动杆12与摆臂连接板6靠近主动链轮轴14的一侧铰接。

摆臂连接板6靠近主动链轮轴14的一侧开有铰接孔，主动链轮轴14的另一端通过铰接孔与摆臂连接板6铰接。L型支座11上开有用于安装主动链轮轴14的轴孔，主动链轮轴14的轴向一端安装在L型支座11的轴孔中。

具体实施中，链传动的传动比与车轮的尺寸相互匹配，使机器人用履带工作时与用车轮工作时对地的线速度一样。

电动缸7作动，电动杆12伸缩运动从而驱动摆臂连接板6绕主动链轮轴14旋转。电动杆12伸出时，车轮5在摆臂连接板6旋转的作用下往上抬起；电动杆12缩回时，车轮5下落，车轮5着地使机器人抬起车身8以车轮运动的方式行进。

如图1所示，车轮驱动机构的主动链轮15通过传动离合器4与各自连接的主动履带轮2或从动履带轮13同轴连接。每个传动离合器4均安装在各自连接的履带轮轴端和链轮轴端之间。

传动离合器4用以控制履带轮轴与链轮轴的连接和断开。当履带轮轴与链轮轴连接时，履带轮的旋转带动主动链轮的旋转，主动链轮的旋转通过啮合链条带动从动链轮从而带动车轮旋转；当履带轮轴与链轮轴断开时，链轮处于自由活动状态，链轮旋转不受履带轮的旋转的影响。

本发明的具备以下四种工作模式，分别是履带运行模式、爬楼梯运行模式、光滑路面运行模式和山脊形路面运行模式。每种工作模式的具体工作过程如下：

一、履带运行模式：传动离合器4断开，机器人仅靠履带驱动运行。驱动电机1驱动主动履带轮2旋转，主动履带轮2通过履带带动从动履带轮13旋转，车身8以履带运动的方式工作行进。

二、爬楼梯运行模式：传动离合器4断开，电动缸7作动，电动杆12伸缩运动从而驱动摆臂连接板6绕主动链轮轴14旋转。电动杆12伸出时，车轮5在摆臂连接板6旋转的作用下往上抬起，电动杆12缩回时，车轮5下落。通过电动缸7作动控制机器人由履带动上下楼梯，同时由摆臂的摆动幅度来调节机器人的重心位置，以调节机器人对地的力和稳定车身。

三、光滑路面运行模式：传动离合器4连接，主动履带轮2与主动链轮15连接，从动履带轮13与从动链轮16连接，驱动电机1驱动主动履带轮2旋转进而带动主动链轮15旋转，主动链轮15通过链传动带动从动链轮16旋转，车轮5与从动链轮16同步旋转，调节摆臂连接板6处于水平位置，机器人在履带3和车轮5共同驱动下运行，使机器人与光滑路面之间有较大的摩擦力。

四、山脊形路面运行模式：传动离合器4先断开，电动缸7作动以摆臂连接板6接近竖直位置从而将车身8抬起，使得履带驱动机构离开地面，然后传动离合器4连接，车轮5在驱动电机1的作用下行进，机器人仅由车轮5驱动行进。

本发明能让机器人仅在两个电机的驱动下具备履带运行、轮式运行、调节重心、履带和轮式同时运行等作业方式，能适应多种路况，实现了多种模式驱动行进，能够在多种路况工作并自由切换驱动模式，极大的拓展了机器人的适用范围。

Claims (6)

1.多路况自适应的多模式驱动车形机器人，其特征在于：包括车身(8)和安装在车身(8)下方的驱动装置，两个驱动装置对称分布在车身(8)的两侧且结构相同，车身(8)在两个驱动装置的共同作用下沿行进方向移动；每个驱动装置包括驱动电机(1)、履带驱动机构、传动离合器(4)和车轮驱动机构，履带驱动机构包括主动履带轮(2)、从动履带轮(13)和履带(3)，主动履带轮(2)和从动履带轮(13)分别安装在车身(8)行进方向的前侧底部和后侧底部，主动履带轮(2)和从动履带轮(13)通过履带(3)连接形成带传动，主动履带轮(2)与驱动电机(1)同轴连接；主动履带轮(2)和从动履带轮(13)分别与一个车轮驱动机构连接，两个车轮驱动机构的结构相同，每个车轮驱动机构包括L型支座(11)、车轮(5)、链条(10)、主动链轮轴(14)、从动链轮轴(17)、主动链轮(15)、从动链轮(16)、摆臂连接板(6)和电动缸(7)，L型支座(11)固定连接在车身(8)底部，主动链轮轴(14)的一端安装在L型支座(11)上，主动链轮轴(14)的另一端与摆臂连接板(6)的一侧铰接，摆臂连接板(6)的另一侧开有用于安装从动链轮轴(17)的安装孔，从动链轮轴(17)的一端通过安装孔与摆臂连接板(6)连接，从动链轮轴(17)的另一端套装有车轮(5)；主动链轮轴(14)和从动链轮轴(17)上分别套装有主动链轮(15)和从动链轮(16)，主动链轮(15)和从动链轮(16)之间通过链条(10)形成链传动；电动缸(7)的缸体铰接安装在车身(8)底部，电动缸(7)的电动杆(12)与摆臂连接板(6)的一侧铰接；车轮驱动机构的主动链轮(15)通过传动离合器(4)与各自连接的主动履带轮(2)或从动履带轮(13)同轴连接。

2.根据权利要求1所述的多路况自适应的多模式驱动车形机器人，其特征在于：所述的履带(3)上安装有履带张紧机构(9)，履带张紧机构(9)包括张紧轮和传动轴，传动轴带动张紧轮上下移动从而调节履带(3)的松紧，张紧轮下移压紧履带(3)。

3.根据权利要求1所述的多路况自适应的多模式驱动车形机器人，其特征在于：两个主动履带轮(2)各连接一个驱动电机(1)，每个驱动电机(1)的电机轴与主动履带轮(2)的带轮轴之间通过轴承连接。

4.根据权利要求1所述的多路况自适应的多模式驱动车形机器人，其特征在于：所述的带传动中的履带轮的外圈为齿圈，履带(3)的内圈为齿圈，履带轮的外圈与履带(3)的内圈之间相互啮合。

5.根据权利要求1所述的多路况自适应的多模式驱动车形机器人，其特征在于：所述的摆臂连接板(6)靠近主动链轮轴(14)的一侧开有铰接孔，主动链轮轴(14)的另一端通过铰接孔与摆臂连接板(6)铰接。

6.根据权利要求1所述的多路况自适应的多模式驱动车形机器人，其特征在于：所述的L型支座(11)上开有用于安装主动链轮轴(14)的轴孔，主动链轮轴(14)的轴向一端安装在L型支座(11)的轴孔中。