CN112061263A - 复杂空间越障机器人 - Google Patents

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陈桂丰
李�浩
王尽沙
梁明
周崎
黄心深
谭艳
刘建瓴
张永强
苏炎辉
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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
    • B62D57/028—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

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Abstract

本发明公开了一种复杂空间越障机器人，包括一沿水平方向延伸的机身以及对称设置在该机身长度方向两侧的至少3组长足行进机构，所述长足行进机构沿所述机身的长度方向间隔设置，所述长足行进机构包括第一腿、第二腿、第一角度调节机构和第二角度调节机构，所述第一腿的首端与所述机身可转动连接，所述第一腿的末端与所述第二腿的首端可转动连接，所述第二腿的末端设有驱动电机以及由该驱动电机驱动的轮子，所述第一腿与所述机身之间的角度通过所述第一角度调节机构调节，所述第一腿与所述第二腿之间的角度通过所述第二角度调节机构调节。本发明和现有技术相比所具有的优点是：轻量化、高越障。

Description

复杂空间越障机器人
技术领域
本发明涉及查验机器人技术领域，尤其涉及一种复杂空间越障机器人。
背景技术
空气舱为船舶两侧狭长的密闭结构，约40米长，通常被钢板间隔成2米左右长的独立小隔舱，相邻两个小隔舱之间通过钢板中间的窄小门洞连接，门洞尺寸约50cmx35cm，距离舱低40cm左右。
进出口小型船舶的空气舱为夹带走私高发部位，其具有隐蔽、空间狭小、环境温度高、空气不流通、无光的特点，人员爬进去检查非常较为危险，因此设计一种能灵活进出空气舱的机器人十分必要。目前市面上机器人的运动构型有轮式、履带式、翻滚式、足式、轮足式、蛇形、臂式，但都不能满足高越障、小尺寸、轻量化的要求。轮式、履带式、翻滚式在越障高度和自身尺寸比例上无法满足空气舱门洞的要求。足式、轮足式无法实现将自身重心提高同时缩小自身尺寸并前行通过门洞。由于门洞底部为弧形，所以蛇形在通过时很容易侧翻，而且蛇形机器人重量几十公斤，无法单人携带登船。臂式也是由于重量及操作复杂无法完成任务。现有的运动构型均不具有翻越空气舱门洞的越障能力。
因此有必要予以改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种轻量化、高越障的复杂空间越障机器人。
为了实现上述目的，提供了如下技术方案：
一种复杂空间越障机器人，其特征在于，包括一沿水平方向延伸的机身以及对称设置在该机身长度方向两侧的长足行进机构，每一侧的长足行进机构的数量为至少3个，所述长足行进机构沿所述机身的长度方向间隔设置，所述长足行进机构包括第一腿、第二腿、第一角度调节机构和第二角度调节机构，所述第一腿的首端与所述机身可转动连接，所述第一腿的末端与所述第二腿的首端可转动连接，所述第二腿的末端设有驱动电机以及由该驱动电机驱动的轮子，所述第一腿与所述机身之间的角度通过所述第一角度调节机构调节，所述第一腿与所述第二腿之间的角度通过所述第二角度调节机构调节，所述长足行进机构的第一腿、第二腿在所述第一角度调节机构、所述第二角度调节机构的驱动下实现抬腿、折叠、落地动作，所述长足行进机构的轮子落地时，所述驱动电机带动所述轮子转动，从而带动所述机身实现前进、后退、转弯动作。
可选的是，所述每一侧的长足行进机构的数量为4个。
可选的是，所述第一角度调节机构包括减速电机和电机输出轴，所述长足行进机构还包括与所述机身固定连接的固定座，
所述减速电机安装在所述固定座内部，所述电机输出轴两端贯穿所述固定座的通孔，所述电机输出轴与所述固定座的通孔之间为间隙配合，所述电机输出轴的两端与所述第一腿固定连接；
或者，所述减速电机安装在所述第一腿内部，所述电机输出轴两端贯穿所述第一腿的通孔，所述电机输出轴与所述第一腿的通孔之间为间隙配合，所述电机输出轴的两端与所述固定座固定连接。
可选的是，所述第二角度调节机构包括减速电机和电机输出轴，
所述减速电机安装在所述第一腿内部，所述电机输出轴两端贯穿所述第一腿的通孔，所述电机输出轴和所述第一腿的通孔之间为间隙配合，电机输出轴的两端与所述第二腿固定连接；
或者，所述减速电机安装在所述第二腿内部，所述电机输出轴两端贯穿所述第二腿的通孔，所述电机输出轴和所述第二腿的通孔之间为间隙配合，电机输出轴的两端与所述第一腿固定连接。
可选的是，所述机身为管状。
可选的是，所述机身为多节管相互套接的可伸缩结构，每一节管的中部两侧各设有一个所述的长足行进机构。
采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：本发明重量轻，便于查验人员携带登船，多组长足交替折叠抬升能够缩小机器人的横截面积，具有翻越空气舱门洞的越障能力。
附图说明
图1为本发明复杂空间越障机器人的结构示意图；
图2为本发明复杂空间越障机器人的越障步骤示意图1；
图3为本发明复杂空间越障机器人的越障步骤示意图2；
图4为本发明复杂空间越障机器人的越障步骤示意图3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。
参照图1至图4，本发明提供的越障机器人包括一沿水平方向延伸的机身1以及对称设置在该机身1长度方向两侧的长足行进机构2，每一侧的长足行进机构的数量为至少3个，所述长足行进机构2沿机身的长度方向间隔设置。
所述长足行进机构2包括第一腿21、第二腿22、第一角度调节机构和第二角度调节机构，第一腿21的首端与机身1可转动连接，第一腿21的末端与第二腿22的首端可转动连接，第二腿22的末端设有驱动电机(图中未示出)以及由该驱动电机驱动的轮子3。第一腿21与机身1之间的角度通过所述第一角度调节机构调节，第一腿21与第二腿22之间的角度通过所述第二角度调节机构调节，所述长足行进机构2的第一腿21、第二腿22在第一角度调节机构、第二角度调节机构的驱动下实现抬腿、折叠、落地动作。所述长足行进机构的轮子落地时，所述驱动电机带动轮子转动，从而带动机身实现前进、后退、转弯动作。
所述第一角度调节机构包括减速电机和电机输出轴(图中未示出)。减速电机为双轴输出电机。双轴输出电机目前已广泛使用，其结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。所述长足行进机构2还包括与机身1固定连接的固定座23，减速电机安装在固定座23内部，电机输出轴两端贯穿固定座23的通孔，电机输出轴与固定座23的通孔之间为间隙配合，电机输出轴的两端与第一腿21固定连接。所述第一腿的首端设有左连接板5、右连接板6，左连接板5、右连接板6与所述电机输出轴的两端固定连接。
或者，减速电机也可以安装在第一腿21内部，电机输出轴两端贯穿第一腿21的通孔，电机输出轴与第一腿21的通孔之间为间隙配合，电机输出轴的两端与机身1固定座固定连接。所述固定座上设有左连接板5、右连接板6，左连接板5、右连接板6与所述电机输出轴的两端固定连接。
所述第一腿21可相对于所述固定座旋转0-180度，即第一腿21可向上抬起至竖直位置，也可以向下旋转至竖直位置，以更好地折叠收缩，使机身1易于通过门洞或穿过障碍物。
所述第二角度调节机构包括减速电机和电机输出轴(图中未示出)。减速电机为双轴输出电机。减速电机安装在第一腿21内部，电机输出轴两端贯穿第一腿21的通孔，电机输出轴和第一腿21的通孔为间隙配合，电机输出轴的两端与第二腿22固定连接。所述第二腿的首端设有左连接板、右连接板，左连接板、右连接板与所述电机输出轴的两端固定连接。
或者，减速电机安装在第二腿22内部，电机输出轴两端贯穿第二腿22的通孔，电机输出轴和第二腿22的通孔为间隙配合，电机输出轴的两端与第一腿21固定连接。所述第一腿的末端设有左连接板、右连接板，左连接板、右连接板与所述电机输出轴的两端固定连接。
第一腿21和第二腿22之间的夹角在第二角度调节机构的调节下，可在0至180度之间变化。
所述机身1为管状，空心结构大大减轻了越障机器人的重量。
所述机身1为多节管相互套接的可伸缩结构(图中未示出)，每一节管的中部两侧各设有一个所述的长足行进机构2，长足行进机构2沿机身1长度方向的间隔可通过梁的伸缩调整，以适应不同厚度门洞。
所述机身的上端还设有摄像头(图中未示出)。机身内含有一主控板(图中未示出)，主控板用于接收视觉传感器的图像信息，并独立控制各个减速电机和驱动电机转动，从而控制机器人实现抬腿、折叠、落地动作，以及完成前进，后退，转弯动作。另有一控制终端(图中未示出)，具有图像显示模块、命令输入模块和无线通信模块；控制终端通过无线通信模块与主控板建立通信连接，从而实时显示机器人周边环境信息，并控制机器人行进。控制终端由查验人员携带上船。控制终端可为手机，pc，平板，手持遥控等。
本发明复杂空间越障机器人的越障过程如下：
机器人的长足行进机构底部的轮子3由驱动电机带动，完成行进、后退、转向的动作。左右轮速度差时转弯，左右轮正反转时机器人原地转。
机器人在通过隔板4上门洞时，前部第一组对称的两条长足折叠抬升，驱动电机驱动落地的轮子使机身前行；当第一组长足通过门洞后放下，第二组长足折叠抬升，驱动电机驱动落地的轮子使机身前行；当第二组长足通过门洞后放下，驱动电机驱动落地的轮子使机身前行，以此类推直至第四组长足通过门洞，至此完成越障动作。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种复杂空间越障机器人，其特征在于，包括一沿水平方向延伸的机身以及对称设置在该机身长度方向两侧的长足行进机构，每一侧的长足行进机构的数量为至少3个，所述长足行进机构沿所述机身的长度方向间隔设置，所述长足行进机构包括第一腿、第二腿、第一角度调节机构和第二角度调节机构，所述第一腿的首端与所述机身可转动连接，所述第一腿的末端与所述第二腿的首端可转动连接，所述第二腿的末端设有驱动电机以及由该驱动电机驱动的轮子，所述第一腿与所述机身之间的角度通过所述第一角度调节机构调节，所述第一腿与所述第二腿之间的角度通过所述第二角度调节机构调节，所述长足行进机构的第一腿、第二腿在所述第一角度调节机构、所述第二角度调节机构的驱动下实现抬腿、折叠、落地动作，所述长足行进机构的轮子落地时，所述驱动电机带动所述轮子转动，从而带动所述机身实现前进、后退、转弯动作。
2.根据权利要求1所述的复杂空间越障机器人，其特征在于，所述每一侧的长足行进机构的数量为4个。
3.根据权利要求1所述的复杂空间越障机器人，其特征在于，所述第一角度调节机构包括减速电机和电机输出轴，所述长足行进机构还包括与所述机身固定连接的固定座，
所述减速电机安装在所述固定座内部，所述电机输出轴两端贯穿所述固定座的通孔，所述电机输出轴与所述固定座的通孔之间为间隙配合，所述电机输出轴的两端与所述第一腿固定连接；
或者，所述减速电机安装在所述第一腿内部，所述电机输出轴两端贯穿所述第一腿的通孔，所述电机输出轴与所述第一腿的通孔之间为间隙配合，所述电机输出轴的两端与所述固定座固定连接。
4.根据权利要求1所述的复杂空间越障机器人，其特征在于，所述第二角度调节机构包括减速电机和电机输出轴，
所述减速电机安装在所述第一腿内部，所述电机输出轴两端贯穿所述第一腿的通孔，所述电机输出轴和所述第一腿的通孔之间为间隙配合，电机输出轴的两端与所述第二腿固定连接；
或者，所述减速电机安装在所述第二腿内部，所述电机输出轴两端贯穿所述第二腿的通孔，所述电机输出轴和所述第二腿的通孔之间为间隙配合，电机输出轴的两端与所述第一腿固定连接。
5.根据权利要求1所述的复杂空间越障机器人，其特征在于，所述机身为管状。
6.根据权利要求1所述的复杂空间越障机器人，其特征在于，所述机身为多节管相互套接的可伸缩结构，每一节管的中部两侧各设有一个所述的长足行进机构。
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