CN112849291A - 一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于动态平衡机器人技术领域，具体为一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，解决了背景技术中的技术问题，其包括载物平台，载物平台上固连有目标识别探头和总控系统，载物平台连接有左前轮和右前轮，载物平台的后侧连接有后轮；还包括用于驱动左前轮和右前轮转动的驱动电机；左前轮和右前轮上设置有由步进电机驱动的驱动杆。本发明控制过程简单，通过目标识别探头的检测以及总控系统的控制，能够实现驱动电机和步进电机分别受控，该机器人能适应不同的路况和楼梯的高度，不需要人为干预，能够同时且快速完成平地行走、越障、爬楼的过程，总控系统中包括神经网络算法，这能够精确计算步进电机的步进量，实现精准控制，智能水平高。

Description

一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人

技术领域

本发明属于动态平衡机器人技术领域，具体为一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人。

背景技术

随着自动化等技术的发展以及消防、养老等领域对爬楼等相关机器人的需求，机器人技术也取得了飞跃式发展，这也对爬楼机器人的设计提出了更高的要求；目前的爬楼机器人主要有足式、履带式、轮式这三种，足式机器人通常设计的机构比较复杂，一般是纯机械结构，爬楼速度也比较慢，且只在爬楼时具有一定的作用，在平地行走时不如轮子有效率；履带式主要由多段结构组成，结构较复杂，且每爬一阶楼梯就需要变换一次结构，因而爬楼所费时间比较长，遇到高层楼房火灾这种比较紧急的事就很难在短时间内发挥作用；单轮通常爬楼比较吃力，通常是多个轮子组合在一起形成一种特殊结构来爬楼，或者通过行星轮来爬楼，爬楼相对较快，但在平地行走时由于特殊结构的原因不如单轮有效率。

申请号为201310676502.1的同步爬楼机器人包括托盘部件、第一行走部件、第二行走部件和旋转驱动装置；所述的第一行走部件与第二行走部件结构相同且分别连接在第三支撑件和第一支撑件的下端，包括车轴以及分别连接于该车轴两端的左车轮构件和右车轮构件，该左车轮构件和右车轮构件结构对称相同并且轮缘的形状曲线为前后相接的阿基米德螺旋线和圆弧，使轮缘随旋转而改变其与所述车轴的轴线的距离；所述的左车轮构件和右车轮构件各自均包括有一圆盘形的外轮盘和连接于该外轮盘内侧的三个小轮盘，所述的外轮盘连接于所述车轴的两端且沿该外轮盘的径向开有相隔120度的三个通槽，所述的三个小轮盘通过锁紧杆连接于该三个通槽上且能够沿该通槽移动位置，以调整该小轮盘与所述车轴轴线的离心距；在平地行走时，所述的三个小轮盘的离心距调整为最小，以将该三个小轮盘完全缩入所述外轮盘的外圆以内，使只有该外轮盘与地面接触；在爬楼梯时，先根据楼梯高度调节第一支撑件、第二支撑件、第三支撑件的高度，然后打开车轮构件上的锁紧杆，根据楼梯的台阶尺寸调整每个轮子上三个小轮盘的离心距（打开锁紧杆将小轮盘沿外轮盘径向移动）。然而，该同步爬楼机器人每次爬楼前都需要手动调整每个轮子上三个小轮盘的离心距以及三个支撑件的高度，过程比较繁琐且小轮盘的结构比较复杂，同时同步爬楼机器人的信息化、智能化水平不高。

发明内容

本发明旨在解决现有爬楼机器人结构复杂、爬楼速度慢、需要手动操作、控制繁琐、不能同时满足在平地和楼梯上快速爬行的技术问题，提供了一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，包括载物平台，载物平台上固连有目标识别探头和总控系统，载物平台的前侧通过两个第一支撑件分别连接有左前轮和右前轮，载物平台的后侧通过第二支撑件连接有至少一个后轮；第一支撑件上分别固连有用于驱动左前轮和右前轮转动的驱动电机；左前轮和右前轮的结构相同且均包括圆柱状的车轮本体，车轮本体的外端面上开有与车轮本体同心的圆形槽体，圆形槽体的槽壁上沿周向开有朝径向延伸的环形凹槽，圆形槽体中设置有与圆形槽体同心的环形滑圈，环形滑圈的外圈上沿周向开有第一滑槽，环形凹槽和第一滑槽相对设置且环形凹槽和第一滑槽之间设置有滚动组件，滚动组件与环形滑圈限位配合使环形滑圈只沿自身周向转动；位于圆形槽体之外的车轮本体外端面上均匀分布有四个约束件，约束件上开有长圆孔，长圆孔中可活动穿置有位于竖直平面内的驱动杆，驱动杆朝内的一端通过垂直于环形滑圈的转轴固定至环形滑圈上以使驱动杆随环形滑圈做伸缩运动，驱动杆朝外的一端上连接有端轮，驱动杆的长度保证驱动杆以及端轮能完全收缩至车轮本体的外端面之内，四个驱动杆的转轴沿环形滑圈周向均匀分布，位于环形滑圈之内的圆形槽体中还转动连接有齿轮，环形滑圈的内圈上设置有用于和齿轮啮合的轮齿，左前轮、右前轮分别固定有用于驱动齿轮的步进电机，步进电机配置有分控系统，分控系统固定至车轮本体的内端面上，总控系统控制驱动电机的转动和停止，且总控系统能根据目标识别探头采集的信号识别并判定平地、障碍物或楼梯，并计算障碍物或楼梯的高度，同时通过神经网络算法根据障碍物的高度计算步进电机的步进量，之后总控系统将步进电机的步进量发送至分控系统，分控系统控制步进电机的转动与停止。

分控系统和步进电机均嵌装在车轮本体的内端面上，从而不影响车轮本体的转动，分控系统中内置有小型单片机系统，在现有程序的控制下能够控制步进电机的步进量，驱动装置的选择根据设计要求按照最大负载质量进行选取。本发明中，总控系统控制驱动电机转动，从而使驱动电机驱动左前轮和右前轮正常转动，其中后轮上没有驱动电机，故后轮为从动轮，后轮能够跟随左前轮和右前轮转动，通过左前轮、右前轮和后轮，三点支撑起载物平台，使得载物平台能够保持平稳。总控系统也能根据目标识别探头采集的障碍物目标信息控制分控系统的开启与关闭，当目标识别探头检测到前方有障碍物时，目标识别探头将障碍物信息发送至总控系统，总控系统将障碍物信息与其自身存储的障碍物信息对比判断，如果判定前方确有障碍物时，总控系统再计算出障碍物的高度，总控系统在神经网络算法的作用下根据障碍物的高度，计算出步进电机的步进量，然后总控系统控制分控系统，并将步进电机的步进量传输给分控系统，分控系统通过该信息控制左前轮和右前轮处的步进电机，进而确定驱动杆的旋出长度。具体的，目标识别探头检测平地、障碍物或楼梯；总控系统对平地、障碍物或楼梯进行识别、对比和判定；总控系统计算障碍物或楼梯的高度；总控系统在神经网络算法下根据障碍物或楼梯的高度计算步进电机的步进量的过程；以及分控系统控制步进电机等；以上均是本领域技术人员所熟知的。

具体操作中，当机器人在平地行走时工作过程如下：目标识别探头检测到机器人行走在平地上时，总控系统根据目标识别探头发送回来的信息进行识别，判定前方为平地后，总控系统控制驱动电机进而驱动左前轮和右前轮，左前轮、右前轮转动并带动后轮转动，从而机器人能正常行走，此时，因为目标识别探头没有检测到障碍物，所以分控系统未启动，驱动杆没有伸出，此时左前轮和右前轮的外轮缘与地面接触实现平地行走。

机器人在越障时工作过程如下：当机器人在平地上行走时，若目标识别探头检测到前方有障碍物，目标识别探头将障碍物信息发送至总控系统，总控系统识别判定后确定前方有障碍物，然后计算出障碍物的高度，总控系统在神经网络算法的作用下根据障碍物的高度计算出步进电机的步进量同时控制分控系统开启，总控系统将步进量发送给分控系统，分控系统根据步进量控制步进电机，进而使得左前轮和右前轮上的驱动杆旋出一定的长度，此时驱动杆的长度固定不变，总控系统再控制驱动电机驱动左前轮和右前轮继续转动，此时驱动杆上的端轮与地面接触从而跨越障碍物，当机器人跨越了障碍物之后，目标识别探头检测前方路况并将相关信息传送到总控系统，在总控系统判定前方为平地后通过神经网络算法的控制来计算步进电机的回转步进量，总控系统将回转步进量发送给分控系统，分控系统控制步进电机回转，使得驱动杆归位，此时左前轮和右前轮的外轮缘与地面接触继续实现平地行走。

机器人在快速爬楼时工作过程如下：当目标识别探头探测到楼梯时，将检测到的信息发送至总控系统，总控系统根据自身存储的信息与检测到的信息对比后，识别判定为楼梯，然后总控系统再计算楼梯的高度，总控系统在神经网络算法的作用下，根据楼梯的高度计算出步进电机的步进量，之后，总控系统将步进电机的步进量发送至分控系统，分控系统控制步进电机进而依次带动齿轮、环形滑圈转动，驱动杆旋出合适长度，此时，驱动杆固定不变，总控系统控制驱动电机驱动左前轮和右前轮继续转动，此时驱动杆上的端轮与地面接触实现快速爬楼。

优选的，滚动组件包括位于环形凹槽中且均匀分布的四个滑轮，滑轮的转轴与圆形槽体的槽底相垂直，滑轮的轮缘位于第一滑槽中且通过第一滑槽与环形滑圈限位配合。四个滑轮刚好位于圆形滑槽的四等分位置处，四个滑轮均位于环形凹槽中，但是滑轮的轮缘突出环形凹槽后，伸入环形滑圈的第一滑槽中，在上下左右四个方向上对环形滑圈起到限位作用，但是滑轮能够在环形滑圈的第一滑槽中滚动，这样环形滑圈能够绕自身周向旋转。

优选的，滚动组件包括数个滚珠，滚珠位于环形凹槽和第一滑槽相对形成的环形腔体中。这样滚珠能够在环形凹槽和第一滑槽形成的环形腔体中实现转动，而且滚珠能够对环形滑圈起到限位作用，防止环形滑圈发生位移，具体实施中，滚珠填充满环形凹槽和第一滑槽形成的环形腔体，而且滚珠之间填充有润滑油，这是为了减少阻力，使环形滑圈旋转起来能加顺滑。

优选的，环形滑圈的内圈上沿周向设置有第二滑槽，第二滑槽的槽壁上沿周向设置开有卡槽，位于环形滑圈之内的圆形槽体的槽底上固定有锁紧装置，锁紧装置上固定有连接臂，连接臂与第二滑槽相适配，且连接臂上固连有用于和卡槽限位配合的卡块。滚动组件与环形滑圈之间难免会有偏差，使得环形滑圈会在圆形槽体中发生位移，为了使环形滑圈更加稳定，而且还不影响环形滑圈转动，设置第二滑槽以及在第二滑槽中设置连接臂，连接臂上的卡块卡设在卡槽中，连接臂固定在圆形槽体中，故连接臂既能一直位于第二滑槽中，而且还能对环形滑圈起到进一步限位作用，防止环形滑圈在竖直平面内上下左右晃动。

优选的，目标识别探头设置为摄像头或红外探头，目标识别探头通过支撑架固定在载物平台的前端。摄像头或红外探头均能精准检测到机器人前方的路面状况，将目标识别探头固定在载物平台的前端，是为了更好的探测路况。

优选的，两个分别用于连接左前轮和右前轮的第一支撑件结构相同且对称分布至载物平台的左右两侧。这是为了结构更加合理，而且整体载物平台更加平稳。

优选的，第一支撑件与载物平台为一体结构，且车轮本体和驱动电机分别位于第一支撑件的外侧和内侧。这是为了第一支撑件与载物平台连接牢固，而且结构合理。

优选的，第二支撑件包括套筒以及部分杆体位于套筒之内的支撑杆，套筒靠近支撑杆的端部沿周向开有至少一个条形缺口，条形缺口的长度方向与套筒的轴线相同，套筒的设有条形缺口的位置卡箍有夹紧件。通过套筒以及支撑杆能调节第二支撑件的相对长度，设置条形缺口能使套筒的端部可以发生微量形变，从而保证调节更加简单，方便操作，夹紧件为卡箍形状。

优选的，支撑杆的自由端与载物平台相连接，套筒的自由端连接有用于连接后轮的支撑座，支撑座上连接的后轮有两个，且两个后轮平行设置。设置两个后轮是为了载物平台行走更加稳定，两个后轮的方向与左前轮和右前轮的方向一致，均位于竖直平面内。

优选的，环形滑圈上的轮齿设置在环形滑圈的90°圆心角对应的内圈上。当齿轮位于环形滑圈的轮齿段的一端时，驱动杆能完全收缩至车轮本体的外端面之内，此时，四根驱动杆相互垂直，当齿轮旋转后位于环形滑圈的轮齿段的另一端时，驱动杆能完全伸展开，此时四根驱动杆仍然相互垂直。

本发明的有益效果是：结构简单，运行稳定且快速，不需要人为干预，使用现有成熟控制系统，控制过程简单，该机器人上设置有两个驱动装置，分别为驱动左前轮和右前轮转动的驱动电机，以及驱动齿轮转动的步进电机，通过目标识别探头的检测以及总控系统的控制，能够实现驱动电机和步进电机分别受控，该机器人能适应不同的路况和楼梯的高度，从而能够同时且快速完成平地行走、越障、爬楼的过程，总控系统中包括神经网络算法，这能够精确计算步进电机的步进量，实现精准控制，智能水平高。

附图说明

图1为本发明所述一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的平地行走时的结构示意图。

图2为本发明所述左前轮或右前轮的结构示意图（驱动杆回缩至车轮本体的外端面内）。

图3为所述环形滑圈的整体结构示意图。

图4为所述环形滑圈的截面结构示意图。

图5为所述驱动杆的结构示意图。

图6为本发明所述一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的越障状态时的结构示意图。

图7为本发明所述一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的爬楼状态时的结构示意图。

图8为所述目标识别探头处的放大结构示意图。

图9为本发明所述第二支撑件的结构示意图。

图中：1-载物平台；2-目标识别探头；3-总控系统；4-第一支撑件；5-左前轮；6-右前轮；7-第二支撑件；8-后轮；9-驱动电机；10-车轮本体；11-圆形槽体；12-环形凹槽；13-环形滑圈；14-第一滑槽；15-滚动组件；16-约束件；17-长圆孔；18-驱动杆；19-端轮；20-齿轮；21-轮齿；22-步进电机；23-分控系统；24-第二滑槽；25-卡槽；26-锁紧装置；27-支撑架；28-套筒；29-支撑杆；30-条形缺口；31-夹紧件。

具体实施方式

参照图1-图9，对本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人进行详细说明。

一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，如图1所示，包括载物平台1，载物平台1上固连有目标识别探头2和总控系统3，载物平台1的前侧通过两个第一支撑件4分别连接有左前轮5和右前轮6，载物平台1的后侧通过第二支撑件7连接有至少一个后轮8；第一支撑件4上分别固连有用于驱动左前轮5和右前轮6转动的驱动电机9；左前轮5和右前轮6的结构相同且均包括圆柱状的车轮本体10，车轮本体10的外轮缘沿着车轮本体10周向设置有凹槽，这是为了在车轮本体10滚动过程中，减少摩擦，具体见图2所示，车轮本体10的外端面上开有与车轮本体10同心的圆形槽体11，如图2所示，圆形槽体11的槽壁上沿周向开有朝径向延伸的环形凹槽12，圆形槽体11中设置有与圆形槽体11同心的环形滑圈13，环形滑圈13的外圈上沿周向开有第一滑槽14，如图3和图4所示，环形凹槽12和第一滑槽14相对设置且环形凹槽12和第一滑槽14之间设置有滚动组件15，滚动组件15与环形滑圈13限位配合使环形滑圈13只沿自身周向转动；位于圆形槽体11之外的车轮本体10外端面上均匀分布有四个约束件16，如图2所示，约束件16上开有长圆孔17，长圆孔17中可活动穿置有位于竖直平面内的驱动杆18，如图2和图5所示，驱动杆18朝内的一端通过垂直于环形滑圈13的转轴固定至环形滑圈13上以使驱动杆18随环形滑圈13做伸缩运动，驱动杆18朝外的一端上连接有端轮19，见图5，驱动杆18的长度保证驱动杆18以及端轮19能完全收缩至车轮本体10的外端面之内，如图1所示，四个驱动杆18的转轴沿环形滑圈13周向均匀分布，位于环形滑圈13之内的圆形槽体11中还转动连接有齿轮20，如图2所示，环形滑圈13的内圈上设置有用于和齿轮20啮合的轮齿21，左前轮5、右前轮6分别固定有用于驱动齿轮20的步进电机22，步进电机22配置有分控系统23，分控系统23固定至车轮本体10的内端面上，总控系统3控制驱动电机9的转动和停止，且总控系统3能根据目标识别探头2采集的信号识别并判定平地、障碍物或楼梯，并计算障碍物或楼梯的高度，同时通过神经网络算法根据障碍物的高度计算步进电机22的步进量，之后总控系统3将步进电机22的步进量发送至分控系统23，分控系统23控制步进电机22的转动与停止。

分控系统23和步进电机22均嵌装在车轮本体10的内端面上，从而不影响车轮本体10的转动，分控系统23中内置有小型单片机系统，在现有程序的控制下能够控制步进电机22的步进量，驱动装置的选择根据设计要求按照最大负载质量进行选取。且分控系统23和总控系统3之间进行无线网络连接。本发明中，总控系统3控制驱动电机9转动，从而使驱动电机9驱动左前轮5和右前轮6正常转动，其中后轮8上没有驱动电机9，故后轮8为从动轮，后轮8能够跟随左前轮5和右前轮6转动，通过左前轮5、右前轮6和后轮8，三点支撑起载物平台1，使得载物平台1能够保持平稳。总控系统3也能根据目标识别探头2采集的障碍物目标信息控制分控系统23的开启与关闭，当目标识别探头2检测到前方有障碍物时，目标识别探头2将障碍物信息发送至总控系统3，总控系统3将障碍物信息与其自身存储的障碍物信息对比判断，如果判定前方确有障碍物时，总控系统3再计算出障碍物的高度，总控系统3在神经网络算法的作用下根据障碍物的高度，计算出步进电机22的步进量，然后总控系统3控制分控系统23，并将步进电机22的步进量传输给分控系统23，分控系统23通过该信息控制左前轮5和右前轮6处的步进电机22，进而确定驱动杆18的旋出长度。具体的，目标识别探头2检测平地、障碍物或楼梯；总控系统3对平地、障碍物或楼梯进行识别、对比和判定；总控系统3计算障碍物或楼梯的高度；总控系统3在神经网络算法下根据障碍物高度计算步进电机22的步进量的过程；以及分控系统23控制步进电机22等；这些均是本领域技术人员所熟知的。驱动杆18是具有一定强度的刚性杆，在环形滑圈13的带动和约束件16的约束下，驱动杆18能旋出或收缩。在驱动杆18的端部设置小型的端轮19能在爬楼时，使得机器人快速前进、减少摩擦。

具体操作中，当机器人在平地行走时工作过程如下：如图1所示，目标识别探头2检测到机器人行走在平地上时，总控系统3根据目标识别探头2发送回来的信息进行识别，判定前方为平地后，总控系统3控制驱动电机9进而驱动左前轮5和右前轮6，左前轮5、右前轮6转动并带动后轮8转动，从而机器人能正常行走，此时，因为目标识别探头2没有检测到障碍物，所以分控系统未启动，驱动杆18没有伸出，此时左前轮5和右前轮6的外轮缘与地面接触实现平地行走。

机器人在越障时工作过程如下：如图6所示，当机器人在平地上行走时，若目标识别探头2检测到前方有障碍物，目标识别探头2将障碍物信息发送至总控系统3，总控系统3识别判定后确定前方有障碍物，然后计算出障碍物的高度，总控系统3在神经网络算法的作用下根据障碍物的高度计算出步进电机22的步进量同时控制分控系统23开启，总控系统3将步进量发送给分控系统23，分控系统23根据步进量控制步进电机22，进而使得左前轮5和右前轮6上的驱动杆18旋出一定的长度，此时驱动杆18的长度固定不变，总控系统3再控制驱动电机9驱动左前轮5和右前轮6继续转动，此时驱动杆18上的端轮19与地面接触从而跨越障碍物，当机器人跨越了障碍物之后，目标识别探头2检测前方路况并将相关信息传送到总控系统3，在总控系统3判定前方为平地后通过神经网络算法的控制来计算步进电机22的回转步进量，总控系统3将回转步进量发送给分控系统23，分控系统23控制步进电机22回转，使得驱动杆18归位，此时左前轮5和右前轮6的外轮缘与地面接触继续实现平地行走。

机器人在快速爬楼时工作过程如下：如图7所示，当目标识别探头2探测到楼梯时，将检测到的信息发送至总控系统3，总控系统3根据自身存储的信息与检测到的信息对比后，识别判定为楼梯，然后总控系统3再计算楼梯的高度，总控系统3在神经网络算法的作用下，根据楼梯的高度计算出步进电机22的步进量，之后总控系统3将步进电机22的步进量发送至分控系统23，分控系统23控制步进电机22进而依次带动齿轮20、环形滑圈13转动，驱动杆18旋出合适长度，此时，驱动杆18固定不变，总控系统3控制驱动电机9驱动左前轮5和右前轮6继续转动，此时驱动杆18上的端轮19与地面接触实现快速爬楼。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图2所示，滚动组件15包括位于环形凹槽12中且均匀分布的四个滑轮，滑轮的转轴与圆形槽体11的槽底相垂直，滑轮的轮缘位于第一滑槽14中且通过第一滑槽14与环形滑圈13限位配合。四个滑轮刚好位于圆形滑槽的四等分位置处，四个滑轮均位于环形凹槽12中，但是滑轮的轮缘突出环形凹槽12后，伸入环形滑圈13的第一滑槽14中，在上下左右四个方向上对环形滑圈13起到限位作用，但是滑轮能够在环形滑圈13的第一滑槽14中滚动，这样环形滑圈13能够绕自身周向旋转。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，滚动组件15包括数个滚珠，滚珠位于环形凹槽12和第一滑槽14相对形成的环形腔体中。这样滚珠能够在环形凹槽12和第一滑槽14形成的环形腔体中实现转动，而且滚珠能够对环形滑圈13起到限位作用，防止环形滑圈13发生位移，具体实施中，滚珠填充满环形凹槽12和第一滑槽14形成的环形腔体，而且滚珠之间填充有润滑油，这是为了减少阻力，使环形滑圈13旋转起来能加顺滑。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图3 和图4所示，环形滑圈13的内圈上沿周向设置有第二滑槽24，第二滑槽24的槽壁上沿周向设置开有卡槽25，位于环形滑圈13之内的圆形槽体11的槽底上固定有锁紧装置26，锁紧装置26上固定有连接臂，连接臂与第二滑槽24相适配，且连接臂上固连有用于和卡槽25限位配合的卡块。滚动组件15与环形滑圈13之间难免会有偏差，使得环形滑圈13会在圆形槽体11中发生位移，为了使环形滑圈13更加稳定，而且还不影响环形滑圈13转动，设置第二滑槽24以及在第二滑槽24中设置连接臂，连接臂上的卡块卡设在卡槽25中，连接臂固定在圆形槽体11中，故连接臂既能一直位于第二滑槽24中，而且还能对环形滑圈13起到进一步限位作用，防止环形滑圈13在竖直平面内上下左右晃动。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图8所示，目标识别探头2设置为摄像头或红外探头，目标识别探头2通过支撑架27固定在载物平台1的前端。摄像头或红外探头均能精准检测到机器人前方的路面状况，将目标识别探头2固定在载物平台1的前端，是为了更好的探测路况。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图1所示，两个分别用于连接左前轮5和右前轮6的第一支撑件4结构相同且对称分布至载物平台1的左右两侧。这是为了结构更加合理，而且整体载物平台1更加平稳。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图1所示，第一支撑件4与载物平台1为一体结构，且车轮本体10和驱动电机9分别位于第一支撑件4的外侧和内侧。这是为了第一支撑件4与载物平台1连接牢固，而且结构合理。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图9所示，第二支撑件7包括套筒28以及部分杆体位于套筒28之内的支撑杆29，套筒28靠近支撑杆29的端部沿周向开有至少一个条形缺口30，条形缺口30的长度方向与套筒28的轴线相同，套筒28的设有条形缺口30的位置卡箍有夹紧件31。通过套筒28以及支撑杆29能调节第二支撑件7的相对长度，使得第二支撑件7能够根据左前轮5和右前轮6的高度进行相应的调整，设置条形缺口30能使套筒28的端部可以发生微量形变，从而保证调节更加简单，方便操作，夹紧件31为卡箍形状。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图9所示，支撑杆29的自由端与载物平台1相连接，套筒28的自由端连接有用于连接后轮8的支撑座，支撑座上连接的后轮8有两个，且两个后轮8平行设置。设置两个后轮8是为了载物平台1在行走、越障或爬楼时更加稳定，两个后轮8的方向与左前轮5和右前轮6的方向一致，均位于竖直平面内。

进一步的，作为本发明所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人的一种具体实施方式，如图2和图3所示，环形滑圈13上的轮齿21设置在环形滑圈13的90°圆心角对应的内圈上。当齿轮20位于环形滑圈13的轮齿21段的一端时，驱动杆18能完全收缩至车轮本体10的外端面之内，此时，四根驱动杆18相互垂直，当齿轮20旋转后位于环形滑圈13的轮齿21段的另一端时，驱动杆18能完全伸展开，此时四根驱动杆18仍然相互垂直。

以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，包括载物平台（1），载物平台（1）上固连有目标识别探头（2）和总控系统（3），载物平台（1）的前侧通过两个第一支撑件（4）分别连接有左前轮（5）和右前轮（6），载物平台（1）的后侧通过第二支撑件（7）连接有至少一个后轮（8）；第一支撑件（4）上分别固连有用于驱动左前轮（5）和右前轮（6）转动的驱动电机（9）；左前轮（5）和右前轮（6）的结构相同且均包括圆柱状的车轮本体（10），车轮本体（10）的外端面上开有与车轮本体（10）同心的圆形槽体（11），圆形槽体（11）的槽壁上沿周向开有朝径向延伸的环形凹槽（12），圆形槽体（11）中设置有与圆形槽体（11）同心的环形滑圈（13），环形滑圈（13）的外圈上沿周向开有第一滑槽（14），环形凹槽（12）和第一滑槽（14）相对设置且环形凹槽（12）和第一滑槽（14）之间设置有滚动组件（15），滚动组件（15）与环形滑圈（13）限位配合使环形滑圈（13）只沿自身周向转动；位于圆形槽体（11）之外的车轮本体（10）外端面上均匀分布有四个约束件（16），约束件（16）上开有长圆孔（17），长圆孔（17）中可活动穿置有位于竖直平面内的驱动杆（18），驱动杆（18）朝内的一端通过垂直于环形滑圈（13）的转轴固定至环形滑圈（13）上以使驱动杆（18）随环形滑圈（13）做伸缩运动，驱动杆（18）朝外的一端上连接有端轮（19），驱动杆（18）的长度保证驱动杆（18）以及端轮（19）能完全收缩至车轮本体（10）的外端面之内，四个驱动杆（18）的转轴沿环形滑圈（13）周向均匀分布，位于环形滑圈（13）之内的圆形槽体（11）中还转动连接有齿轮（20），环形滑圈（13）的内圈上设置有用于和齿轮（20）啮合的轮齿（21），左前轮（5）、右前轮（6）分别固定有用于驱动齿轮（20）的步进电机（22），步进电机（22）配置有分控系统（23），分控系统（23）固定至车轮本体（10）的内端面上，总控系统（3）控制驱动电机（9）的转动和停止，且总控系统（3）能根据目标识别探头（2）采集的信号识别并判定平地、障碍物或楼梯，并计算障碍物或楼梯的高度，同时通过神经网络算法根据障碍物的高度计算步进电机（22）的步进量，之后总控系统（3）将步进电机（22）的步进量发送至分控系统（23），分控系统（23）控制步进电机（22）的转动与停止。

2.根据权利要求1所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，滚动组件（15）包括位于环形凹槽（12）中且均匀分布的四个滑轮，滑轮的转轴与圆形槽体（11）的槽底相垂直，滑轮的轮缘位于第一滑槽（14）中且通过第一滑槽（14）与环形滑圈（13）限位配合。

3.根据权利要求1所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，滚动组件（15）包括数个滚珠，滚珠位于环形凹槽（12）和第一滑槽（14）相对形成的环形腔体中。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，环形滑圈（13）的内圈上沿周向设置有第二滑槽（24），第二滑槽（24）的槽壁上沿周向设置开有卡槽（25），位于环形滑圈（13）之内的圆形槽体（11）的槽底上固定有锁紧装置（26），锁紧装置（26）上固定有连接臂，连接臂与第二滑槽（24）相适配，且连接臂上固连有用于和卡槽（25）限位配合的卡块。

5.根据权利要求4所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，目标识别探头（2）设置为摄像头或红外探头，目标识别探头（2）通过支撑架（27）固定在载物平台（1）的前端。

6.根据权利要求5所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，两个分别用于连接左前轮（5）和右前轮（6）的第一支撑件（4）结构相同且对称分布至载物平台（1）的左右两侧。

7.根据权利要求6所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，第一支撑件（4）与载物平台（1）为一体结构，且车轮本体（10）和驱动电机（9）分别位于第一支撑件（4）的外侧和内侧。

8.根据权利要求7所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，第二支撑件（7）包括套筒（28）以及部分杆体位于套筒（28）之内的支撑杆（29），套筒（28）靠近支撑杆（29）的端部沿周向开有至少一个条形缺口（30），条形缺口（30）的长度方向与套筒（28）的轴线相同，套筒（28）的设有条形缺口（30）的位置卡箍有夹紧件（31）。

9.根据权利要求8所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，支撑杆（29）的自由端与载物平台（1）相连接，套筒（28）的自由端连接有用于连接后轮（8）的支撑座，支撑座上连接的后轮（8）有两个，且两个后轮（8）平行设置。

10.根据权利要求9所述的一种能快速完成平地行走、越障、爬楼的机器人，其特征在于，环形滑圈（13）上的轮齿（21）设置在环形滑圈（13）的90°圆心角对应的内圈上。

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