CN111319054B - 一种驾驶机器人的履带结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驾驶机器人的履带结构，涉及到机器人履带技术领域，包括履带轮外罩壳、设置在履带轮外罩壳内的前履带轮、后履带轮以及与前履带轮和后履带轮连接的履带，前履带轮和后履带轮内各设有一无框电机，履带轮外罩壳的一端的两侧各设有一折叠式机械臂和一广角摄像镜头，每一折叠式机械臂上设有一压力传感器，履带轮外罩壳的一端还设有红外线传感器和长焦摄像镜头，总控制器分别与两无框电机、两折叠式机械臂、一红外线传感器、两压力传感器、一长焦摄像镜头和两广角摄像镜头信号连接。其能够实现驾驶机器人在狭小驾驶空间内的驾驶功能，能够精确控制车辆的行驶速度。

Description

一种驾驶机器人的履带结构及其使用方法

技术领域

本发明涉及到机器人履带技术领域，尤其涉及到一种驾驶机器人的履带结构及其使用方法。

背景技术

机器人是自动控制机器(Robot的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)，狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人，在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。

驾驶机器人是指无需对车辆进行改装，可无损设置在驾驶室内，并适应于各种车型，替代驾驶员在危险条件和恶劣环境下进行车辆驾驶的工业机器人。利用驾驶机器人进行汽车试验、仿生残疾者驾驶汽车操作或应用于核电站、重化工等存在严重污染的场合时，可减轻人类劳动强度，降低危险恶劣环境对人类的伤害，提高试验结果的客观性和准确度、残疾者驾驶汽车能力以及安全性。

尤其是针对履带式驾驶机器人，由于机器人的腿部设置了履带结构，导致机器人的整体机械腿部过于沉重，同时因汽车驾驶环境空间有限，而导致履带式驾驶机器人的腿部抬起困难，其次，因履带结构过于沉重，当履带式驾驶机器人踩踏油门踏板时无法确保踩踏力度，难以精确控制驾驶的速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驾驶机器人的履带结构及其使用方法，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种驾驶机器人的履带结构，适用于驾驶环境，所述驾驶环境中设有油门踏板和制动踏板，包括前履带轮、后履带轮、履带、履带轮外罩壳、无框电机、折叠式机械臂、红外线传感器、压力传感器、长焦摄像镜头、广角摄像镜头和总控制器，其中，所述前履带轮设置在所述履带轮外罩壳的一端，且所述后履带轮设置在所述履带轮外罩壳的另一端，所述履带连接所述前履带轮和后履带轮，所述前履带轮和所述后履带轮内各设有一所述无框电机，所述履带轮外罩壳的一端的两侧各设有一所述折叠式机械臂和一所述广角摄像镜头，每一所述折叠式机械臂上设有一所述压力传感器，所述履带轮外罩壳的一端还设有所述红外线传感器和所述长焦摄像镜头，所述总控制器分别与两所述无框电机、两所述折叠式机械臂、一所述红外线传感器、两所述压力传感器、一所述长焦摄像镜头和两所述广角摄像镜头信号连接。

作为优选，所述履带轮外罩壳的一端的两侧各开设有一机械臂收纳槽，每一所述折叠式机械臂分别设置在一所述机械臂收纳槽内。

作为进一步的优选，每一所述折叠式机械臂均包括若干驱动单元和一臂部单元，其中，若干所述驱动单元分别设置在所述臂部单元上，且每一所述驱动单元分别与所述总控制器信号连接。

作为进一步的优选，每一所述臂部单元均包括：

连接座，所述连接座设置在所述机械臂收纳槽内；

肩关节，所述肩关节的一端与所述连接座转动地连接；

大臂，所述大臂的一端与所述肩关节的另一端转动地连接；

肘关节，所述肘关节的一端与所述大臂的另一端转动地连接；

小臂，所述小臂的一端与所述肘关节的另一端转动地连接；

腕关节，所述腕关节的一端与所述小臂的另一端转动地连接；

压盘，所述压盘与所述腕关节的另一端连接，且所述压盘与所述腕关节的另一端之间设有所述压力传感器，所述肩关节、所述大臂、所述肘关节、所述小臂和所述腕关节上各设有一所述驱动单元。

作为优选，还包括保护罩，所述履带轮外罩壳的一端设有所述保护罩，所述保护罩的两侧与所述履带轮外罩壳的一端的两侧连接，且所述保护罩上远离所述后履带轮的一侧开设有安装槽，所述红外线传感器和所述长焦摄像镜头分别设置在所述安装槽内。

一种驾驶机器人的履带结构的使用方法，所述使用方法包括：

所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮转动，驱动所述驾驶机器人进入所述驾驶环境内；

所述长焦摄像镜头和两所述广角摄像镜头检测所述油门踏板和所述制动踏板的位置，所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮停止转动；

所述总控制器控制所述折叠式机械臂踩踏所述油门踏板或所述制动踏板。

作为进一步的优选，所述红外线传感器检测所述前履带轮的前端是否有障碍物，若是，则所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮避开所述障碍物。

作为进一步的优选，所述总控制器通过控制两所述无框电机，两所述无框电机控制所述前履带轮和所述后履带轮转动或停止转动。

作为进一步的优选，所述长焦摄像镜头和两所述广角摄像镜头检测所述油门踏板和所述制动踏板的位置后，所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮停靠在所述油门踏板和所述制动踏板之间。

作为进一步的优选，所述折叠式机械臂踩踏所述油门踏板或所述制动踏板，所述压力传感器检测所述折叠式机械臂的踩踏力度是否达到预设值，若是，则所述总控制器控制所述折叠式机械臂停止踩踏所述油门踏板或所述制动踏板。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明中，通过在履带轮外罩壳上设置红外线传感器、长焦摄像镜头和广角摄像镜头能够实现对驾驶环境的监测，而设置的折叠式机械臂，无需驾驶机器人抬起脚部即实现对油门踏板和制动踏板的踩踏，而设置的压力传感器可以精确的控制折叠式机械臂的踩踏力度，能够精确控制车辆的行驶速度。

附图说明

图1是本发明驾驶机器人的履带结构的结构示意图；

图2是本发明中折叠式机械臂折叠时的结构示意图；

图3是本发明中折叠式机械臂展开后的结构示意图。

图中：1、前履带轮；2、后履带轮；3、履带；4、履带轮外罩壳；5、折叠式机械臂；51、连接座；52、肩关节；53、大臂；54、肘关节；55、小臂；56、腕关节；57、压盘；6、红外线传感器；7、压力传感器；8、长焦摄像镜头；9、广角摄像镜头；10、机械臂收纳槽；11、保护罩；12、安装槽；13、关节连接结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1是本发明驾驶机器人的履带结构的结构示意图，图2是本发明中折叠式机械臂折叠时的结构示意图，图3是本发明中折叠式机械臂展开后的结构示意图。请参见图1至图3所示，示出了一种较佳实施例，示出的一种驾驶机器人的履带结构，适用于驾驶环境，驾驶环境中设于油门踏板和制动踏板，包括前履带轮1、后履带轮2、履带3、履带轮外罩壳4、无框电机(图中未示出)、折叠式机械臂5、红外线传感器6、压力传感器7、长焦摄像镜头8、广角摄像镜头9和总控制器(图中未示出)。其中，前履带轮1设置在履带轮外罩壳4的一端，且后履带轮2设置在履带轮外罩壳4的另一端，履带3连接前履带轮1和后履带轮2，前履带轮1和后履带轮2内各设有一无框电机。履带轮外罩壳4的一端的两侧各设有一折叠式机械臂5和一广角摄像镜头9，每一折叠式机械臂5上设有一压力传感器7，履带轮外罩壳4的一端还设有红外线传感器6和长焦摄像镜头8，总控制器分别与两无框电机、两折叠式机械臂5、一红外线传感器6、两压力传感器7、一长焦摄像镜头8和两广角摄像镜头9信号连接。本实施例中的无框电机安装在前履带轮1及后履带轮2的一侧，用于驱动前履带轮1和后履带轮2的车轴，在前履带轮1和后履带轮2的一侧还还设有机电制动器(图中未示出)，且机电制动器与其相对的无框电机连接，用于制动无框电机，且机电制动器受总控制器的控制。机电制动器的内部具有警报器，当机电制动器检测到无框电机断电时，会自动发送警报信号至总控制器。本实施例中的无框电机与机器人上的电源模块电连接，总控制器设置在机器人的外部，且使用者可以通过总控制器控制无框电机和折叠式机械臂5的动作。通过总控制器可以读取压力传感器7和红外线传感器6的数据。通过总控制器可以查看长焦摄像镜头8和广角摄像镜头9拍摄的图像信息，并根据检测的图像信息自动生成二维坐标，可以精确控制前履带轮1和后履带轮2的停留位置，方便折叠式机械臂5踩踏油门踏板或制动踏板。在使用时，通过总控制器控制机器人进入到驾驶环境内，并将机器人腿部上的履带3停留在指定位置，然后通过总控制器控制折叠式机械臂5踩踏油门踏板或制动踏板，实现对车辆的驱动。其中，设置的压力传感器7可以检测折叠式机械臂5的踩踏力度，从而实现对车辆车速的控制。本实施例中的总控制器中具有PLC处理系统。本实施例中的履带轮外罩壳4包括两侧板和一连接板，两侧板并排设置，两侧板的上端通过连接板进行连接。其中，前履带轮1、后履带轮2和履带3均设置在两侧板之间。本实施例中，每一广角摄像镜头9分别位于一折叠式机械臂5的一侧，长焦摄像镜头8位于红外线传感器6的一侧。

进一步，作为一种较佳的实施方式，履带轮外罩壳4的一端的两侧各开设有一机械臂收纳槽10，每一折叠式机械臂5分别设置在一机械臂收纳槽10内。本实施例中，折叠式机械臂5在不使用时自动折叠收缩的机械臂收纳槽10内，当使用时，可通过总控制器控制折叠式机械臂5伸出机械臂收纳槽10。

进一步，作为一种较佳的实施方式，每一折叠式机械臂5均包括若干驱动单元(图中未示出)和一臂部单元，其中，若干驱动单元分别设置在臂部单元上，且每一驱动单元分别与总控制器信号连接。本实施例中，驱动单元设有五个，用于驱动臂部单元的不同部位。本实施例中的驱动单元均为轻型驱动电机。

进一步，作为一种较佳的实施方式，每一臂部单元均包括：

连接座51，连接座51设置在机械臂收纳槽10内。本实施例中，连接座可通过焊接在机械臂收纳槽10内，或通过螺钉固定在机械臂收纳槽10内。

肩关节52，肩关节52的一端与连接座51转动地连接。本实施例中的肩关节52通过第一转动轴与连接座51转动连接，驱动单元可通过驱动第一转动轴控制肩关节52的转动。

大臂53，大臂53的一端与肩关节52的另一端转动地连接。本实施例中，大臂53通过第二转动轴与肩关节52转动连接。

肘关节54，肘关节54的一端与大臂53的另一端转动地连接。本实施例中，肘关节54通过第三转动轴与大臂53转动连接。

小臂55，小臂55的一端与肘关节54的另一端转动地连接。本实施例中，小臂55通过第四转动轴与肘关节54转动地连接。

腕关节56，腕关节56的一端与小臂55的另一端转动地连接。本实施例中，腕关节56通过第五转动轴与小臂55转动连接。

压盘57，压盘57与腕关节56的另一端连接，且压盘57与腕关节56的另一端之间设有压力传感器7，肩关节52、大臂53、肘关节54、小臂55和腕关节56上各设有一驱动单元。本实施例中的压盘57与腕关节56之间固定连接，当折叠式机械臂5驱动压盘57踩踏油门踏板和制动踏板时，压力传感器7可以检测到折叠式机械臂5对油门踏板和制动踏板的踩踏力度。使用者可以总控制器设置踩踏力度的预设值，当压力传感器检7测到的踩踏力度达到预设值时会自动发送警报信号至总控制器，使用者可以通过总控制器实时监测踩踏力度的大小，实现对折叠式机械臂5踩踏力度的大小的控制，从而实现对车辆行驶车速的控制。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括保护罩11，履带轮外罩壳4的一端设有保护罩11，保护罩11的两侧与履带轮外罩壳4的一端的两侧连接，且保护罩11上远离后履带轮2的一侧开设有安装槽12，红外线传感器6和长焦摄像镜头8分别设置在安装槽12内。本实施例中，保护罩11与履带轮外罩壳4的一端的两侧固定连接，设置的保护罩11用于保护履带3，可以防止履带3的前端与障碍物发生碰撞。

下面说明本发明较佳的使用方法：

一种驾驶机器人的履带结构的使用方法，该使用方法包括：

总控制器控制前履带轮1和后履带轮2转动，驱动驾驶机器人进入驾驶环境内。

长焦摄像镜头8和两广角摄像镜头9检测油门踏板和制动踏板的位置，总控制器控制前履带轮1和后履带轮2停止转动。本实施例中的每一广角摄像镜头9均向下倾斜设置。

总控制器控制折叠式机械臂5踩踏油门踏板或制动踏板。

进一步，作为一种较佳的实施方式，红外线传感器6检测前履带轮1的前端是否有障碍物，若是，则总控制器控制前履带轮1和后履带轮2避开障碍物。

进一步，作为一种较佳的实施方式，总控制器通过控制两无框电机，两无框电机控制前履带轮1和后履带轮2转动或停止转动。

进一步，作为一种较佳的实施方式，长焦摄像镜头8和两广角摄像镜头9检测油门踏板和制动踏板的位置后，总控制器控制前履带轮1和后履带轮2停靠在油门踏板和制动踏板之间。

进一步，作为一种较佳的实施方式，折叠式机械臂5踩踏油门踏板或制动踏板，压力传感器7检测折叠式机械臂5的踩踏力度是否达到预设值，若是，则总控制器控制折叠式机械臂5停止踩踏油门踏板或制动踏板。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的保护范围及实施方式。

本发明在上述基础上还具有如下较佳的实施方式：

进一步，作为一种较佳的实施方式，在履带轮外罩壳4的上端还设有关节连接结构13，且履带轮外罩壳4通过该关节连接结构13与机器人的腿部连接。

进一步，作为一种较佳的实施方式，履带轮外罩壳4的另一端还设有倒钩装置(图中未示出)，且该倒钩装置的两侧与履带轮外罩壳4的另一端的两侧转动地连接。该倒钩装置的转动可通过电机驱动。

进一步，作为一种较佳的实施方式，履带轮外罩壳4的两侧的内壁的下端设有两挡泥板(图中未示出)，且两挡泥板之间设有预设距离，履带3设置在预设距离内。设置的两挡泥板用于阻挡履带轮外罩壳4下侧的泥土进入到履带轮外罩壳4内。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种驾驶机器人的履带结构，适用于驾驶环境，所述驾驶环境中设有油门踏板和制动踏板，其特征在于，包括前履带轮、后履带轮、履带、履带轮外罩壳、无框电机、折叠式机械臂、红外线传感器、压力传感器、长焦摄像镜头、广角摄像镜头和总控制器，其中，所述前履带轮设置在所述履带轮外罩壳的一端，且所述后履带轮设置在所述履带轮外罩壳的另一端，所述履带连接所述前履带轮和后履带轮，所述前履带轮和所述后履带轮内各设有一所述无框电机，所述履带轮外罩壳的一端的两侧各设有一所述折叠式机械臂和一所述广角摄像镜头，每一所述折叠式机械臂上设有一所述压力传感器，所述履带轮外罩壳的一端还设有所述红外线传感器和所述长焦摄像镜头，所述总控制器分别与两所述无框电机、两所述折叠式机械臂、一所述红外线传感器、两所述压力传感器、一所述长焦摄像镜头和两所述广角摄像镜头信号连接；

还包括保护罩，所述履带轮外罩壳的一端设有所述保护罩，所述保护罩的两侧与所述履带轮外罩壳的一端的两侧连接，且所述保护罩上远离所述后履带轮的一侧开设有安装槽，所述红外线传感器和所述长焦摄像镜头分别设置在所述安装槽内；

所述履带轮外罩壳的一端的两侧各开设有一机械臂收纳槽，每一所述折叠式机械臂分别设置在一所述机械臂收纳槽内。

2.如权利要求1所述的驾驶机器人的履带结构，其特征在于，每一所述折叠式机械臂均包括若干驱动单元和一臂部单元，其中，若干所述驱动单元分别设置在所述臂部单元上，且每一所述驱动单元分别与所述总控制器信号连接。

3.如权利要求2所述的驾驶机器人的履带结构，其特征在于，每一所述臂部单元均包括：

连接座，所述连接座设置在所述机械臂收纳槽内；

肩关节，所述肩关节的一端与所述连接座转动地连接；

大臂，所述大臂的一端与所述肩关节的另一端转动地连接；

肘关节，所述肘关节的一端与所述大臂的另一端转动地连接；

小臂，所述小臂的一端与所述肘关节的另一端转动地连接；

腕关节，所述腕关节的一端与所述小臂的另一端转动地连接；

压盘，所述压盘与所述腕关节的另一端连接，且所述压盘与所述腕关节的另一端之间设有所述压力传感器，所述肩关节、所述大臂、所述肘关节、所述小臂和所述腕关节上各设有一所述驱动单元。

4.一种驾驶机器人的履带结构的使用方法，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的驾驶机器人的履带结构，所述使用方法包括：

所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮转动，驱动所述驾驶机器人进入所述驾驶环境内；

所述长焦摄像镜头和两所述广角摄像镜头检测所述油门踏板和所述制动踏板的位置，所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮停止转动；

所述总控制器控制所述折叠式机械臂踩踏所述油门踏板或所述制动踏板。

5.如权利要求4所述的驾驶机器人的履带结构的使用方法，其特征在于，所述红外线传感器检测所述前履带轮的前端是否有障碍物，若是，则所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮避开所述障碍物。

6.如权利要求4所述的驾驶机器人的履带结构的使用方法，其特征在于，所述总控制器通过控制两所述无框电机控制所述前履带轮和所述后履带轮转动或停止转动。

7.如权利要求4所述的驾驶机器人的履带结构的使用方法，其特征在于，所述长焦摄像镜头和两所述广角摄像镜头检测所述油门踏板和所述制动踏板的位置后，所述总控制器控制所述前履带轮和所述后履带轮停靠在所述油门踏板和所述制动踏板之间。

8.如权利要求4所述的驾驶机器人的履带结构的使用方法，其特征在于，所述折叠式机械臂踩踏所述油门踏板或所述制动踏板，所述压力传感器检测所述折叠式机械臂的踩踏力度是否达到预设值，若是，则所述总控制器控制所述折叠式机械臂停止踩踏所述油门踏板或所述制动踏板。

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