CN112046635A - 一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘 - Google Patents

一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘 Download PDF

Info

Publication number
CN112046635A
CN112046635A CN202010863539.5A CN202010863539A CN112046635A CN 112046635 A CN112046635 A CN 112046635A CN 202010863539 A CN202010863539 A CN 202010863539A CN 112046635 A CN112046635 A CN 112046635A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheel
hinged
leg
chassis frame
slider
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010863539.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112046635B (zh
Inventor
陆志国
吴任穷
王儒超
刘凤坤
刘冲
黄谦
魏鹤翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN202010863539.5A priority Critical patent/CN112046635B/zh
Publication of CN112046635A publication Critical patent/CN112046635A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112046635B publication Critical patent/CN112046635B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B62D57/028—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 having wheels and mechanical legs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，前轮支腿顶端铰接在底盘框架顶部下方，前行走轮设在前轮支腿底端；伸缩驱动缸水平固装在底盘框架顶部下方，伸缩驱动缸位于前轮支腿后方且活塞杆朝前；导轨水平固装在底盘框架顶部下方，伸缩驱动缸位于两根导轨中部，滑块设在导轨上，伸缩驱动缸的活塞杆前端铰接在滑块上；连杆一端铰接在滑块上，另一端铰接在前轮支腿中部；后轮支腿顶端铰接在滑块上，后行走轮设在后轮支腿顶端，滑座设在后轮支腿上且可沿后轮支腿直线移动，滑座铰接在底盘框架上；底盘框架最前端装有辅助支撑轮；初始状态时，前轮支腿处于直立状态，后轮支腿处于倾斜状态；前轮支腿和后轮支腿的前部均装有测距传感器。

Description

一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘
技术领域
本发明属于移动机器人技术领域，特别是涉及一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘。
背景技术
随着科技水平的不断发展，移动机器人在国民生产生活中的应用越来越广泛，例如各类的竞赛机器人、搬运机器人、清洁机器人以及服务机器人等，由于生活场景中的地形并非一贯的平坦，对于机器人的越障性能便提出了更高要求。
目前，移动机器人的底盘形式主要包括履带式、轮式、仿生腿式、轮腿配合式及无肢仿生式等，而在许多应用场景下，移动机器人拥有越障能力是非常重要的，但上述底盘形式普遍存在越障结构复杂的情况，而复杂的越障结构必然会提高移动机器人的制造成本，同时也会降低移动机器人的实用性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，采用了不同于现有越障结构的底盘形式，并且具备了越障结构简单、制造成本低、实用性强的特点，可以作为独立产品应用到不同类型的移动机器人之中，并使移动机器人具备了快速上台阶能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，包括底盘框架、前轮支腿、前行走轮、后轮支腿、后行走轮、伸缩驱动缸、导轨、滑块、连杆及滑座；所述前轮支腿的顶端铰接在底盘框架顶部下方，所述前行走轮设置在前轮支腿的底端；所述伸缩驱动缸水平固装在底盘框架顶部下方，伸缩驱动缸位于前轮支腿后方，伸缩驱动缸的活塞杆朝前；所述导轨水平固装在底盘框架顶部下方，导轨采用平行双轨结构，所述伸缩驱动缸位于两根导轨的中部，伸缩驱动缸与导轨相平行；所述滑块设置在导轨上，滑块可沿导轨直线移动，所述伸缩驱动缸的活塞杆前端铰接在滑块上；所述连杆一端铰接在滑块上，连杆另一端铰接在前轮支腿中部；所述后轮支腿的顶端铰接在滑块上，所述后行走轮设置在后轮支腿的顶端，所述滑座设置在后轮支腿上，滑座可沿后轮支腿直线移动，所述滑座铰接在底盘框架上；在所述底盘框架的最前端安装有辅助支撑轮；在初始状态时，所述前轮支腿处于直立状态，所述后轮支腿处于倾斜状态。
所述前行走轮和后行走轮采用相同的行走驱动机构，所述行走驱动机构包括行走驱动电机、主动链轮、从动链轮及链条；所述行走驱动电机固装在前/后行走轮上方的前/后轮支腿上，所述主动链轮固装在行走驱动电机的电机轴上，所述从动链轮固装在前/后行走轮的轮轴上，所述链条连接在主动链轮与从动链轮之间。
在所述前轮支腿和后轮支腿的前部均安装有测距传感器。
本发明的有益效果：
本发明的适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，采用了不同于现有越障结构的底盘形式，并且具备了越障结构简单、制造成本低、实用性强的特点，可以作为独立产品应用到不同类型的移动机器人之中，并使移动机器人具备了快速上台阶能力。
附图说明
图1为本发明的一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘的立体图；
图2为本发明的一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘的侧视图；
图3为本发明的前行走轮的结构示意图；
图4为本发明的后行走轮的结构示意图；
图5为本发明的一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘的上台阶过程示意图；
图中，1—底盘框架，2—前轮支腿，3—前行走轮，4—后轮支腿，5—后行走轮，6—伸缩驱动缸，7—导轨，8—滑块，9—连杆，10—滑座，11—辅助支撑轮，12—行走驱动电机，13—主动链轮，14—从动链轮，15—链条，16—测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～4所示，一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，包括底盘框架1、前轮支腿2、前行走轮3、后轮支腿4、后行走轮5、伸缩驱动缸6、导轨7、滑块8、连杆9及滑座10；所述前轮支腿2的顶端铰接在底盘框架1顶部下方，所述前行走轮3设置在前轮支腿2的底端；所述伸缩驱动缸6水平固装在底盘框架1顶部下方，伸缩驱动缸6位于前轮支腿2后方，伸缩驱动缸6的活塞杆朝前；所述导轨7水平固装在底盘框架1顶部下方，导轨7采用平行双轨结构，所述伸缩驱动缸6位于两根导轨7的中部，伸缩驱动缸6与导轨7相平行；所述滑块8设置在导轨7上，滑块8可沿导轨7直线移动，所述伸缩驱动缸6的活塞杆前端铰接在滑块8上；所述连杆9一端铰接在滑块8上，连杆9另一端铰接在前轮支腿2中部；所述后轮支腿4的顶端铰接在滑块8上，所述后行走轮5设置在后轮支腿4的顶端，所述滑座10设置在后轮支腿4上，滑座10可沿后轮支腿4直线移动，所述滑座10铰接在底盘框架1上；在所述底盘框架1的最前端安装有辅助支撑轮11；在初始状态时，所述前轮支腿2处于直立状态，所述后轮支腿4处于倾斜状态。
所述前行走轮3和后行走轮5采用相同的行走驱动机构，所述行走驱动机构包括行走驱动电机12、主动链轮13、从动链轮14及链条15；所述行走驱动电机12固装在前/后行走轮上方的前/后轮支腿上，所述主动链轮13固装在行走驱动电机12的电机轴上，所述从动链轮14固装在前/后行走轮的轮轴上，所述链条15连接在主动链轮13与从动链轮14之间。
在所述前轮支腿2和后轮支腿4的前部均安装有测距传感器16。
本实施例中，底盘框架1、前轮支腿2及后轮支腿4的主体结构采用铝型材制造，表面铆接有玻璃纤维板，用以增加底盘框架1、前轮支腿2及后轮支腿4的结构强度；前行走轮3和后行走轮5可以采用普通车轮，也可以采用麦克纳姆轮，当采用麦克纳姆轮后，可以使底盘具备全向移动能力；伸缩驱动缸6采用单杆双作用气缸；测距传感器16采用激光测距传感器，通过测距传感器16帮助移动机器人判断其与前方障碍物的距离。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
当移动机器人采用本发明的底盘后，如果移动机器人在移动过程中遇到台阶这类平台型障碍时，则首先控制移动机器人减速移动到台阶的前方，通过前轮支腿2上的测距传感器16检测其与前方台阶的距离，直到距离值满足辅助支撑轮11移动到台阶的正上方时，然后控制伸缩驱动缸6的活塞杆回缩，进而带动滑块8沿着导轨7向后移动，在滑块8向后移动过程中，会通过连杆9向后拉动前轮支腿2，并使前轮支腿2向着斜后方向逐渐抬起，同时后轮支腿4向前方摆动并逐渐由倾斜状态向直立状态转变，而在前轮支腿2抬起的过程中，底盘框架1会逐渐前倾，直到辅助支撑轮11落到台阶上表面，此时底盘框架1的前倾到极限位置，而前轮支腿2则继续向上抬起，直到前行走轮3完全脱离地面且高度超过台阶上表面，此时伸缩驱动缸6的活塞杆停止回缩，同时通过后轮支腿4上的测距传感器16检测其与前方台阶的距离，直到距离值满足前行走轮3移动到台阶的正上方时，然后控制伸缩驱动缸6的活塞杆伸出，并带动前轮支腿2由倾斜状态恢复到直立状态，而后轮支腿4由直立状态恢复到倾斜状态，在惯性作用下，移动机器人会继续向前移动，而恢复到倾斜状态的后轮支腿4会短暂处于悬空状态，直到后行走轮5也移动到台阶的正上方，前轮支腿2和后轮支腿4也全部恢复到初始状态时，此时的移动机器人也就完成了上台阶动作，而整体上台阶过程如图5所示。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，其特征在于：包括底盘框架、前轮支腿、前行走轮、后轮支腿、后行走轮、伸缩驱动缸、导轨、滑块、连杆及滑座；所述前轮支腿的顶端铰接在底盘框架顶部下方，所述前行走轮设置在前轮支腿的底端；所述伸缩驱动缸水平固装在底盘框架顶部下方，伸缩驱动缸位于前轮支腿后方，伸缩驱动缸的活塞杆朝前；所述导轨水平固装在底盘框架顶部下方，导轨采用平行双轨结构，所述伸缩驱动缸位于两根导轨的中部，伸缩驱动缸与导轨相平行；所述滑块设置在导轨上，滑块可沿导轨直线移动，所述伸缩驱动缸的活塞杆前端铰接在滑块上；所述连杆一端铰接在滑块上，连杆另一端铰接在前轮支腿中部；所述后轮支腿的顶端铰接在滑块上，所述后行走轮设置在后轮支腿的顶端，所述滑座设置在后轮支腿上，滑座可沿后轮支腿直线移动，所述滑座铰接在底盘框架上；在所述底盘框架的最前端安装有辅助支撑轮；在初始状态时，所述前轮支腿处于直立状态，所述后轮支腿处于倾斜状态。
2.根据权利要求1所述的一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，其特征在于：所述前行走轮和后行走轮采用相同的行走驱动机构，所述行走驱动机构包括行走驱动电机、主动链轮、从动链轮及链条；所述行走驱动电机固装在前/后行走轮上方的前/后轮支腿上，所述主动链轮固装在行走驱动电机的电机轴上，所述从动链轮固装在前/后行走轮的轮轴上，所述链条连接在主动链轮与从动链轮之间。
3.根据权利要求1所述的一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘，其特征在于：在所述前轮支腿和后轮支腿的前部均安装有测距传感器。
CN202010863539.5A 2020-08-25 2020-08-25 一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘 Active CN112046635B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010863539.5A CN112046635B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010863539.5A CN112046635B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112046635A true CN112046635A (zh) 2020-12-08
CN112046635B CN112046635B (zh) 2021-08-24

Family

ID=73599913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010863539.5A Active CN112046635B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112046635B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112518708A (zh) * 2020-12-26 2021-03-19 张学莉 一种大型货物搬运机器人
CN113232738A (zh) * 2021-06-25 2021-08-10 哈尔滨工业大学 一种自适应跨越阶梯的万向机器人
WO2024219658A1 (ko) * 2023-04-19 2024-10-24 가온그룹 주식회사 단차 승월이 가능한 구조가 구비된 서비스 로봇

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101219682A (zh) * 2007-10-31 2008-07-16 东华大学 一种机械行走机构
JP2009090795A (ja) * 2007-10-09 2009-04-30 Ihi Corp 多脚型走行装置
KR101016775B1 (ko) * 2010-12-01 2011-02-25 인천대학교 산학협력단 계단 로봇청소기
CN204010492U (zh) * 2014-05-23 2014-12-10 天津商业大学 多连杆机构组成的四足行走机器人
CN205652232U (zh) * 2016-03-16 2016-10-19 平湖西技双臂智能机器人有限公司 一种越障机器人
CN107021146A (zh) * 2017-03-28 2017-08-08 江南大学 一种新型轮腿复合式变位越障移动机器人
CN107933729A (zh) * 2017-11-03 2018-04-20 秀信精密电子（深圳）有限公司 智能移动机器人及其上下台阶和行走斜坡面的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009090795A (ja) * 2007-10-09 2009-04-30 Ihi Corp 多脚型走行装置
CN101219682A (zh) * 2007-10-31 2008-07-16 东华大学 一种机械行走机构
KR101016775B1 (ko) * 2010-12-01 2011-02-25 인천대학교 산학협력단 계단 로봇청소기
CN204010492U (zh) * 2014-05-23 2014-12-10 天津商业大学 多连杆机构组成的四足行走机器人
CN205652232U (zh) * 2016-03-16 2016-10-19 平湖西技双臂智能机器人有限公司 一种越障机器人
CN107021146A (zh) * 2017-03-28 2017-08-08 江南大学 一种新型轮腿复合式变位越障移动机器人
CN107933729A (zh) * 2017-11-03 2018-04-20 秀信精密电子（深圳）有限公司 智能移动机器人及其上下台阶和行走斜坡面的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陆志国: "基于双自由度自适应轮系多功能代步车", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112518708A (zh) * 2020-12-26 2021-03-19 张学莉 一种大型货物搬运机器人
CN113232738A (zh) * 2021-06-25 2021-08-10 哈尔滨工业大学 一种自适应跨越阶梯的万向机器人
CN113232738B (zh) * 2021-06-25 2022-03-25 哈尔滨工业大学 一种自适应跨越阶梯的万向机器人
WO2024219658A1 (ko) * 2023-04-19 2024-10-24 가온그룹 주식회사 단차 승월이 가능한 구조가 구비된 서비스 로봇

Also Published As

Publication number Publication date
CN112046635B (zh) 2021-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112046635A (zh) 一种适用于移动机器人的轮腿复合式快速上台阶底盘
CN106627829B (zh) 辅助轮式升降越障机器人
CN102963455B (zh) 拉杆式悬挂的机器人轮腿行走机构
CN207510552U (zh) 一种多模式越障机器人
CN107128847A (zh) 一种多功能侧向叉举式作业车
CN109466655B (zh) 田间作物表型监测机器人
CN106627828B (zh) 摆动式升降越障机器人
CN101716961A (zh) 一种履腿结合地面机器人
CN106741260A (zh) 升降式越障机器人
CN106741275A (zh) 滑动式升降越障机器人
CN105464165A (zh) 一种折叠支腿的挖掘机底盘
CN114248854B (zh) 一种多模式行走装置
CN112249179A (zh) 一种履带式爬楼梯运载小车
CN103848376A (zh) 高空作业平台
CN214986151U (zh) 两级伸缩登机梯及登机车
CN115489642A (zh) 一种复合式悬挂驱动车用底盘
CN113247142B (zh) 一种伸缩式高效跨越台阶类机器人
JPH01106717A (ja) ホイールベース可変式リヤサスペンション
CN213705600U (zh) 一种履带式爬楼梯运载小车
CN113511345A (zh) 一种两级伸缩登机梯及登机车
CN110482445B (zh) 一种搬运支撑机构及搬运车
CN112124004B (zh) 叉车轮距调节装置及叉车
CN207811111U (zh) 一种门式起重机
CN110116765A (zh) 一种可适应多种田间路况的底盘系统及其工作方法
CN201971168U (zh) 一种轮腿式曲柄滑块六轮月球车

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant