CN114161388A - 一种可平稳穿越障碍区的机器人及其运行方法 - Google Patents

一种可平稳穿越障碍区的机器人及其运行方法 Download PDF

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Abstract

一种可平稳穿越障碍区的机器人及其运行方法，属于机器人领域。机器人本体的底端靠近前进方向的一端设有前轮组，机器人本体的底端另一侧设有后轮组；机器人本体包括壳体和底板；底板固定连接在壳体的下端；壳体与底板连接处的两侧均设有凹槽；底板上设有两个通孔，每个通孔与对应的凹槽相互连通；弹簧Ⅰ的下端固定连接在连杆Ⅰ上，弹簧Ⅰ的上端固定连接在底板下端面；弹簧Ⅱ的上端固定连接在连杆Ⅰ上，弹簧Ⅱ的下端固定连接在底板的上端面上。本发明不仅可以通过前轮组、后轮组降低机器人在坑洼地面行走时摄像头晃动幅度大的问题，以保证机器人能正常工作，而且可以减少障碍物托底的情况发生，避免机器人被障碍物卡住。

Description

一种可平稳穿越障碍区的机器人及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种可平稳穿越障碍区的机器人及其运行方法，属于机器人领域。
背景技术
随着科技发展，机器人被应用到的领域越来越多，比如手术、排爆以及生活中的各个领域。目前大部分工作机器人通过轮在地面上行走，随着工作环境不同，地面上有可能会有障碍物阻碍将机器人卡住，导致机器人不能正常移动，或者地面坑洼不平，导致机器人顶端摄像头晃动幅度大，影响拍摄，因此有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的是为解决背景技术中存在的上述问题，提供一种可平稳穿越障碍区的机器人及其运行方法。
本发明实现上述目的，采取的技术方案如下：
一种可平稳穿越障碍区的机器人，包括机器人本体、两个前轮组和两个后轮组；所述机器人本体的底端靠近前进方向的一端设有前轮组，机器人本体的底端另一侧设有后轮组。
一种可平稳穿越障碍区的机器人的运行方法，所述运行方法包括以下步骤：
步骤一：将吸盘吸附在壳体的顶端，然后将两个前轮组、两个后轮组放置在地面，并打开驱动电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不仅可以通过前轮组、后轮组降低机器人在坑洼地面行走时摄像头晃动幅度大的问题，以保证机器人能正常工作，而且可以减少障碍物托底的情况发生，避免机器人被障碍物卡住。
附图说明
图1是本发明的一种可平稳穿越障碍区的机器人的主视图；
图2是本发明的一种可平稳穿越障碍区的机器人的机器人本体的主视图；
图3是本发明的一种可平稳穿越障碍区的机器人的连接装置的主视图；
图4是本发明的一种可平稳穿越障碍区的机器人的控制装置的主视图；
图5是本发明的一种可平稳穿越障碍区的机器人的前轮组的主视图；
图6是本发明的一种可平稳穿越障碍区的机器人的后轮租的主视图；
图7是本发明的一种可平稳穿越障碍区的机器人的晃动装置的主视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式一：如图1-7所示，本实施方式记载了一种可平稳穿越障碍区的机器人，包括机器人本体1、两个前轮组3和两个后轮组4；所述机器人本体1的底端靠近前进方向的一端设有前轮组3，机器人本体1的底端另一侧设有后轮组4。
具体实施方式二：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述机器人本体1包括壳体11和底板15；所述底板15固定连接在壳体11的下端；所述壳体11与底板15连接处的两侧均设有凹槽12；所述底板15上设有两个通孔16，每个通孔16与对应的凹槽12相互连通；
所述前轮组3包括行走轮Ⅰ31、转轴Ⅰ33、连杆Ⅰ34、弹簧Ⅰ35和弹簧Ⅱ36；所述连杆Ⅰ34的下端侧面通过转轴Ⅰ33连接有行走轮Ⅰ31，连杆Ⅰ34的另一侧固定连接有与转轴Ⅰ33连接的驱动电机，且连杆Ⅰ34与对应的通孔16滑动配合；所述弹簧Ⅰ35的下端固定连接在连杆Ⅰ34上，弹簧Ⅰ35的上端固定连接在底板15下端面；所述弹簧Ⅱ36的上端固定连接在连杆Ⅰ34上，弹簧Ⅱ36的下端固定连接在底板15的上端面上；
所述后轮组4包括行走轮Ⅱ41、转轴Ⅱ42、连杆Ⅱ43、弹簧Ⅲ44、和弹簧Ⅳ45；所述连杆Ⅱ43的下端侧面通过转轴Ⅱ42连接有行走轮Ⅱ41，连杆Ⅱ43的另一侧固定连接有与转轴Ⅱ42连接的驱动电机，且连杆Ⅱ43与对应的通孔16滑动配合；所述弹簧Ⅲ44的下端固定连接在连杆Ⅱ43上，弹簧Ⅲ44的上端固定连接在底板15下端面；所述弹簧Ⅳ45的上端固定连接在连杆Ⅱ43上，弹簧Ⅳ45的下端固定连接在底板15的上端面上。
具体实施方式三：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，一种可平稳穿越障碍区的机器人还包括两个连接装置2；一个所述连接装置2位于壳体11的前端，且固定连接在连杆Ⅰ34侧面；另一个所述连接装置2位于壳体11的后端，且固定连接在连杆Ⅱ43的侧面。
具体实施方式四：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，每个所述连接装置2包括U形杆21和控制装置22；所述U形杆21的一端固定连接在连杆Ⅰ34或连杆Ⅱ43的侧面，U形杆21的另一端设有竖向的穿孔，所述控制装置22固定连接在竖向的穿孔内。
具体实施方式五：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述控制装置22包括吸盘221、连接杆222、连接板223、圆筒224、挡环225和活动板228；所述圆筒224的侧面靠近顶端的位置和上端面上均设有通气孔226，且圆筒224的内圆面上固定连接有挡环225，挡环225位于圆筒224侧面通气孔226的下方；所述活动板228放置在挡环225的上端，且活动板228与圆筒224内壁滑动配合；所述连接杆222的上端固定连接有连接板223，连接杆222的下端固定连接有吸盘221；所述连接板223与圆筒224的内壁滑动配合，连接板223位于挡环225的下方；所述圆筒224固定连接在U形杆21上的穿孔内；所述吸盘221吸附在壳体11的上端面上。
具体实施方式六：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述底板15的下端面上还设有多个齿轮Ⅰ18和齿轮Ⅱ19；所述齿轮Ⅰ18和齿轮Ⅱ19间隔设置，且相邻的齿轮Ⅰ18和齿轮Ⅱ19相互啮合，齿轮Ⅰ18的直径大于齿轮Ⅱ19的直径。
具体实施方式七：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述前轮组3还包括传动轮Ⅰ32、斜杆37、齿轮Ⅲ38、传动轮Ⅱ39和皮带310；所述转轴Ⅰ33上还键连接有传动轮Ⅰ32；所述连杆Ⅰ34的顶端侧面固定连接有向下倾斜的斜杆37，斜杆37上通过一个轴分别键连接有传动轮Ⅱ39和齿轮Ⅲ38，传动轮Ⅱ39与传动轮Ⅰ32通过皮带310连接；所述连杆Ⅰ34移动至最下端时，齿轮Ⅲ38与靠近前轮组3的一个齿轮Ⅰ18啮合。
具体实施方式八：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述底板15的下端还设有齿轮Ⅳ17，所述齿轮Ⅳ17与靠近后轮组4的一个齿轮Ⅰ18啮合，且齿轮Ⅰ18上还固定连接有绳14；所述后轮组4所在的凹槽12内还设有变向杆12；所述绳14的另一端进过变向杆12变向后固定连接在连杆Ⅱ43上。
具体实施方式九：如图1-7所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，每个所述后轮组4还包括晃动装置47；所述晃动装置47包括滑杆Ⅰ471、弹簧Ⅴ473和滑杆Ⅱ474；所述滑杆Ⅰ471的一侧设有滑道Ⅰ472，所述滑杆Ⅱ474与滑道Ⅰ472滑动配合；所述弹簧Ⅴ473连接在互道Ⅰ472的内壁与滑杆Ⅱ474之间；所述滑杆Ⅱ474的顶端还设有多个凹孔475和多个套孔476；所述多个凹孔475和多个套孔476间隔设置在滑杆Ⅱ474上，套孔476竖向贯穿滑杆Ⅱ474，其套孔476与齿轮Ⅰ18间隙配合，凹孔475的底面一端设为弧面，弧面上设有凸块，凸块与齿轮Ⅱ19上的齿槽配合，套孔476的长度与齿轮Ⅱ19的直径相等；凹孔475的长度与齿轮Ⅰ18的直径相等；所述连杆Ⅱ43侧面设有滑道Ⅱ46，所述滑杆Ⅰ471位于底板15下端且与滑道Ⅱ46滑动配合；所述滑道Ⅱ46内壁上还固定连接有弹簧VI48，弹簧VI48的另一端固定连接在滑杆Ⅰ471上。
具体实施方式十：如图1-7所示，本实施方式记载了一种可平稳穿越障碍区的机器人的运行方法，所述运行方法包括以下步骤：
步骤一：将吸盘221吸附在壳体11的顶端，然后将两个前轮组3、两个后轮组4放置在地面，并打开驱动电机。
本发明的工作原理是：使用本装置时，启动前轮组3、后轮组4侧面的驱动电机，使装置在地面上行走，由于弹簧Ⅰ35、弹簧Ⅲ44、弹簧Ⅱ36和弹簧Ⅳ45分别设置在底板15的上、下两端，因此机器人本体1的重量由弹簧Ⅰ35、弹簧Ⅲ44、弹簧Ⅱ36和弹簧Ⅳ45均摊，使位于底板15上端的弹簧Ⅰ35、弹簧Ⅲ44拉伸、位于底板15下端的弹簧Ⅱ36、弹簧Ⅳ45压缩，且弹簧Ⅰ35、弹簧Ⅲ44、弹簧Ⅱ36和弹簧Ⅳ45均未到达拉伸或者压缩的极限状态，当本装置行走的过程中遇到高度较低的凸起的障碍物时，行走轮Ⅰ31、行走轮Ⅱ41带动连杆Ⅰ34或连杆Ⅱ43向上移动，通过弹簧Ⅰ35、弹簧Ⅲ44、弹簧Ⅱ36和弹簧Ⅳ45减震，减小机器人本体1上、下晃动的幅度，进而保证机器人本体1的稳定性；
当本装置遇到高度较高的凸起时，行走轮Ⅰ31、行走轮Ⅱ41带动连杆Ⅰ34或连杆Ⅱ43向上移动较大的幅度，使连杆Ⅰ34或者连杆Ⅱ43接触到凹槽12的内壁顶端，使连杆Ⅰ34、连杆Ⅱ43推动机器人本体1向上移动，由于其他未接触到障碍物的前轮组3和后轮组4不向上移动，因此机器人本体1向上移动时推动未接触障碍物的前轮组3和后轮组4侧面的控制装置22运动，机器人本体1向上移动推动吸盘221向上移动，吸盘221带动连接杆222进而带动连接板223向上移动，连接板223向上移动推动圆筒224内部的空气压缩，压力变大，进而通过气压推动活动板228向上移动，使圆筒224内部气体通过通气孔226排出，当机器人本体1向下移动时，活动板228在重力作用下移动至挡环225的上端，连接板223随着机器人本体1向下移动，使外界空气通过连接板223与圆筒224内壁之间的空隙进入圆筒224内，且空气进入速度较小，因此圆筒224内部通过气压吸附住连接板223，使连接板223缓慢向下移动，因此机器人本体1缓慢向下移动，使机器人本体1达到急升缓落的状态，避免机器人本体1下落速度较快，对弹簧Ⅰ35、弹簧Ⅲ44、弹簧Ⅱ36和弹簧Ⅳ45的冲击力增大，导致机器人本体1反复上下晃动缓解冲击力，同时当机器人本体1连续上下移动时，这种急升缓落的状态还能避免机器人连续大幅度上下晃动，保证稳定性；
当本装置移动障碍物高度高于底板15和地面之间的距离时，机器人本体1会发生托底的情况，前轮组3越过障碍物后，障碍物移动至底板15的下端，使前轮组3不能接触地面，在后轮组4侧面的驱动电机带动下，推动机器人本体1向前移动，当机器人本体1的重心向前倾斜时，前轮组3接触地面，再带动机器人本体1移动，同时底板下端的齿轮Ⅰ18接触障碍物，可以有效减少底板15与障碍物之间的摩擦力；
当障碍物完全将机器人本体1撑起，使前轮组3、后轮组4均处于悬空状态时，前轮组3在重力的作用下相对机器人本体1向下移动，使齿轮Ⅲ38随之向下移动，并且与齿轮Ⅰ18啮合，随着驱动电机带动传动轮Ⅰ32顺时针运动，进而通过皮带310带动传动轮Ⅱ39顺时针转动，带动齿轮Ⅲ38转动，进而带动齿轮Ⅰ18逆时针转动，齿轮Ⅰ18通过与障碍物之间的摩擦带动机器人本体1向后移动，进而使机器人本体1脱离障碍物，选择其他方向前进；齿轮Ⅰ18转动还带动齿轮Ⅳ17转动，进而通过绳带动后轮组4向上移动，使机器人本体1向后移动时，后轮组4尽可能晚的接触地面，进而使机器人本体1的中心完全移动至障碍物的后端，避免再次被卡住；同时，齿轮Ⅰ18转动还带动齿轮Ⅱ19转动，齿轮Ⅱ19与凹孔475的底面一端弧面上的凸块啮合，进而使齿轮Ⅰ19顺时针转动时，带动滑杆Ⅱ474向图1所示的左端移动，压缩弹簧Ⅴ473，当齿轮Ⅱ19上的齿槽全部脱离凸块后，使滑杆Ⅱ474在弹力作用下弹射至原位置，进而使机器人本体1发生晃动，使机器人本体1更容易从障碍物上移动至地面上，齿轮Ⅰ18的底端露出在滑杆Ⅱ474的下方，使齿轮Ⅰ18能充分与障碍物接触。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：包括机器人本体(1)、两个前轮组(3)和两个后轮组(4)；所述机器人本体(1)的底端靠近前进方向的一端设有前轮组(3)，机器人本体(1)的底端另一侧设有后轮组(4)。
2.根据权利要求1所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)包括壳体(11)和底板(15)；所述底板(15)固定连接在壳体(11)的下端；所述壳体(11)与底板(15)连接处的两侧均设有凹槽(12)；所述底板(15)上设有两个通孔(16)，每个通孔(16)与对应的凹槽(12)相互连通；
所述前轮组(3)包括行走轮Ⅰ(31)、转轴Ⅰ(33)、连杆Ⅰ(34)、弹簧Ⅰ(35)和弹簧Ⅱ(36)；所述连杆Ⅰ(34)的下端侧面通过转轴Ⅰ(33)连接有行走轮Ⅰ(31)，连杆Ⅰ(34)的另一侧固定连接有与转轴Ⅰ(33)连接的驱动电机，且连杆Ⅰ(34)与对应的通孔(16)滑动配合；所述弹簧Ⅰ(35)的下端固定连接在连杆Ⅰ(34)上，弹簧Ⅰ(35)的上端固定连接在底板(15)下端面；所述弹簧Ⅱ(36)的上端固定连接在连杆Ⅰ(34)上，弹簧Ⅱ(36)的下端固定连接在底板(15)的上端面上；
所述后轮组(4)包括行走轮Ⅱ(41)、转轴Ⅱ(42)、连杆Ⅱ(43)、弹簧Ⅲ(44)、和弹簧Ⅳ(45)；所述连杆Ⅱ(43)的下端侧面通过转轴Ⅱ(42)连接有行走轮Ⅱ(41)，连杆Ⅱ(43)的另一侧固定连接有与转轴Ⅱ(42)连接的驱动电机，且连杆Ⅱ(43)与对应的通孔(16)滑动配合；所述弹簧Ⅲ(44)的下端固定连接在连杆Ⅱ(43)上，弹簧Ⅲ(44)的上端固定连接在底板(15)下端面；所述弹簧Ⅳ(45)的上端固定连接在连杆Ⅱ(43)上，弹簧Ⅳ(45)的下端固定连接在底板(15)的上端面上。
3.根据权利要求2所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：一种可平稳穿越障碍区的机器人还包括两个连接装置(2)；一个所述连接装置(2)位于壳体(11)的前端，且固定连接在连杆Ⅰ(34)侧面；另一个所述连接装置(2)位于壳体(11)的后端，且固定连接在连杆Ⅱ(43)的侧面。
4.根据权利要求3所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：每个所述连接装置(2)包括U形杆(21)和控制装置(22)；所述U形杆(21)的一端固定连接在连杆Ⅰ(34)或连杆Ⅱ(43)的侧面，U形杆(21)的另一端设有竖向的穿孔，所述控制装置(22)固定连接在竖向的穿孔内。
5.根据权利要求4所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：所述控制装置(22)包括吸盘(221)、连接杆(222)、连接板(223)、圆筒(224)、挡环(225)和活动板(228)；所述圆筒(224)的侧面靠近顶端的位置和上端面上均设有通气孔(226)，且圆筒(224)的内圆面上固定连接有挡环(225)，挡环(225)位于圆筒(224)侧面通气孔(226)的下方；所述活动板(228)放置在挡环(225)的上端，且活动板(228)与圆筒(224)内壁滑动配合；所述连接杆(222)的上端固定连接有连接板(223)，连接杆(222)的下端固定连接有吸盘(221)；所述连接板(223)与圆筒(224)的内壁滑动配合，连接板(223)位于挡环(225)的下方；所述圆筒(224)固定连接在U形杆(21)上的穿孔内；所述吸盘(221)吸附在壳体(11)的上端面上。
6.根据权利要求5所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：所述底板(15)的下端面上还设有多个齿轮Ⅰ(18)和齿轮Ⅱ(19)；所述齿轮Ⅰ(18)和齿轮Ⅱ(19)间隔设置，且相邻的齿轮Ⅰ(18)和齿轮Ⅱ(19)相互啮合，齿轮Ⅰ(18)的直径大于齿轮Ⅱ(19)的直径。
7.根据权利要求6所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：所述前轮组(3)还包括传动轮Ⅰ(32)、斜杆(37)、齿轮Ⅲ(38)、传动轮Ⅱ(39)和皮带(310)；所述转轴Ⅰ(33)上还键连接有传动轮Ⅰ(32)；所述连杆Ⅰ(34)的顶端侧面固定连接有向下倾斜的斜杆(37)，斜杆(37)上通过一个轴分别键连接有传动轮Ⅱ(39)和齿轮Ⅲ(38)，传动轮Ⅱ(39)与传动轮Ⅰ(32)通过皮带(310)连接；所述连杆Ⅰ(34)移动至最下端时，齿轮Ⅲ(38)与靠近前轮组(3)的一个齿轮Ⅰ(18)啮合。
8.根据权利要求7所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：所述底板(15)的下端还设有齿轮Ⅳ(17)，所述齿轮Ⅳ(17)与靠近后轮组(4)的一个齿轮Ⅰ(18)啮合，且齿轮Ⅰ(18)上还固定连接有绳(14)；所述后轮组(4)所在的凹槽(12)内还设有变向杆(12)；所述绳(14)的另一端进过变向杆(12)变向后固定连接在连杆Ⅱ(43)上。
9.根据权利要求8所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人，其特征在于：每个所述后轮组(4)还包括晃动装置(47)；所述晃动装置(47)包括滑杆Ⅰ(471)、弹簧Ⅴ(473)和滑杆Ⅱ(474)；所述滑杆Ⅰ(471)的一侧设有滑道Ⅰ(472)，所述滑杆Ⅱ(474)与滑道Ⅰ(472)滑动配合；所述弹簧Ⅴ(473)连接在互道Ⅰ(472)的内壁与滑杆Ⅱ(474)之间；所述滑杆Ⅱ(474)的顶端还设有多个凹孔(475)和多个套孔(476)；所述多个凹孔(475)和多个套孔(476)间隔设置在滑杆Ⅱ(474)上，套孔(476)竖向贯穿滑杆Ⅱ(474)，其套孔(476)与齿轮Ⅰ(18)间隙配合，凹孔(475)的底面一端设为弧面，弧面上设有凸块，凸块与齿轮Ⅱ(19)上的齿槽配合，套孔(476)的长度与齿轮Ⅱ(19)的直径相等；凹孔(475)的长度与齿轮Ⅰ(18)的直径相等；所述连杆Ⅱ(43)侧面设有滑道Ⅱ(46)，所述滑杆Ⅰ(471)位于底板(15)下端且与滑道Ⅱ(46)滑动配合；所述滑道Ⅱ(46)内壁上还固定连接有弹簧VI(48)，弹簧VI(48)的另一端固定连接在滑杆Ⅰ(471)上。
10.根据权利要求9所述的一种可平稳穿越障碍区的机器人的运行方法，其特征在于：所述运行方法包括以下步骤：
步骤一：将吸盘(221)吸附在壳体(11)的顶端，然后将两个前轮组(3)、两个后轮组(4)放置在地面，并打开驱动电机。
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