CN114572321A - 一种适应多变障碍环境作业的机器人行走机构 - Google Patents

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Abstract

一种适应多变障碍环境作业的机器人行走机构，其特征是它主要由底座（1）、左边支架（2）、右边支架（3）、左边前轮（4）、左边后轮（5）、右边前轮（6）、右边后轮（7）、左边四脚轮机构（8）、右边四脚轮机构（9）、左边前辅助支脚（10）、左边后辅助支脚（11）、右边前辅助支脚（12）、右边后辅助支脚（13）、左边前上红外感应装置（14）、左边前下红外感应装置（15）、右边后上红外感应装置（16）、右边后下红外感应装置（17）、左边前中间上红外感应装置（18）、右边后中间红外感应装置（19）组成；本发明结构设计紧凑、合理，制造容易，适应性强，易于推广。

Description

一种适应多变障碍环境作业的机器人行走机构
技术领域
本发明属于智能制造领域范畴，尤其是一种机器人行走机构的优化设计技术，特别是在增加智能化控制系统的情况下，实现对不同环境的机器人行走采用不同的行走模式，克服行走过程中的障碍问题，具体地说是一种适应多变障碍环境作业的机器人行走机构。
技术背景
目前，随着人工智能时代的到来，智能化已经是未来不可缺少的研究内容。现有的智能化主要体现在智能化生产线以及机器人使用方面。然而，目前机器人应用的领域越来越多，但机器人的形式也是多样，大多数主要是针对常规性的情况进行设计，如履带式机器人、并联机器人以及模拟人结构的机器人，但这些机器人在现实的应用中均有很多不便之处，随着环境的变化，机器人行走处于被动状态，如履带式逾越的障碍较小，类人型机器人行走不稳定等等。基于这种情况，特别是在一些前沿、危险的区域进行实验生产时更需要有适应强的机器人行走机构保障机器人的稳定工作。本发明基于此种情况，集合传统的履带式机器人行走机构，增加四轮旋转式和辅助支承轮混合结构，保证在不同的障碍物中选择不同的行走方式，确保机器人稳定工作。本发明结构设计合理，适应性强，便于推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对的机器人在现实的应用中均有很多不便之处，随着环境的变化，机器人行走处于被动状态，如履带式逾越的障碍较小，类人型机器人行走不稳定等等问题，在结合传统履带式机器人行走机构的基础上设计一种增加了四轮旋转式和辅助支承轮混合结构的适应多变障碍环境作业的机器人行走机构，通过传感器的反馈装置传递给行走机构，让其选择不同的行走方式逾越不同高度的障碍物，确保机器人行走机构稳定。
本发明的技术方案是：
一种适应多变障碍环境作业的机器人行走机构，其特征是它主要由底座1、左边支架2、右边支架3、左边前轮4、左边后轮5、右边前轮6、右边后轮7、左边四脚轮机构8、右边四脚轮机构9、左边前辅助支脚10、左边后辅助支脚11、右边前辅助支脚12、右边后辅助支脚13、左边（右边）前上红外感应装置14（20）、左边（右边）前下红外感应装置15（21）、左边（右边）后上红外感应装置16（22）、左边（右边）后下红外感应装置17（23）、左边（右边）前中间上红外感应装置18（24）、左边（右边）后中间红外感应装置19（25）组成；
所述的左边或右边四脚轮机构8或9又分别由主轴8-1或9-1、四个对应行走轮支持架8-2-1/8-2-2/8-2-3/8-2-4或9-2-1/9-2-2/9-2-3/9-2-4、四组行走轮8-3-1/8-3-2/8-3-3/8-3-4或9-3-1/9-3-2/9-3-3/9-3-4、四组编码盘8-4-1/8-4-2/8-4-3/8-4-4或9-4-1/9-4-2/9-4-3/9-4-4、两组磁铁弧形支架8-5-1/8-5-2或9-5-1/9-5-2、四组行走轮主轴8-6-1/8-6-2/8-6-3/8-6-4或9-6-1/9-6-2/9-6-3/9-6-4、四个行走轮液压装置8-7-1/8-7-2/8-7-3/8-7-4或9-7-1/9-7-2/9-7-3/9-7-4、四个行走轮感应装置8-8-1/8-8-2/8-8-3/8-8-4或9-8-1/9-8-2/9-8-3/9-8-4、左边或右边主液压装置8-9或9-9、左前或右前液压装置8-10-1或9-10-1、左后或右后液压装置8-10-2或9-10-2、左边或右边主液压装置底座8-11或9-11、左边或右边外前抱紧机构8-12-1或9-12-1、左边或右边外后抱紧机构8-12-2或9-12-2、左边或右边内前抱紧机构8-12-3或9-12-3、左边或右边内后抱紧机构8-12-4或9-12-4、左边或右边轴槽8-13或9-13、左前或右前限位8-14-1或9-14-1、左后或右后限位8-14-2或9-14-2组成。
所述的左边前或左边后辅助支脚10或11主要由液压装置10-1或11-1、辅助轮横梁支10-2或11-2、伸缩立柱10-3或11-3、弹簧10-4或11-4、小车轮10-5或11-5、收缩液压装置10-6或11-6组成。右边前或右边后辅助支脚12或13主要由液压装置12-1或13-1、辅助轮横梁支12-2或13-2、伸缩立柱12-3或13-3、弹簧12-4或13-4、小车轮12-5或13-5、收缩液压装置12-6或13-6组成。
所述的左边或右边前上红外感应装置14或20、左边或右边后上红外感应装置16或22，这四个红外线装置可以上下左右移动测试障碍物与车轮上表面高度，判断车轮是否可以越过；左边或右边前下红外感应装置15或21、左边或右边后下红外感应装置17或23、左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25，这八个红外线装置固定不可移动，但测试水平距离可以调整。所有红外感应装置均装有反馈系统，及时报告前方行走环境状况。
当左边或右边前上红外感应装置14或20所测的前面障碍物高度小于左边或右边前轮4或6直径，且左边或右边前下红外感应装置15或21感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构可通过左边前轮4、左边后轮5、右边前轮6、右边后轮7四个轮子直接向前通过，此时，机器人行走机构行走比较平稳；同理，可通过左边或右边后上红外感应装置16或22所测的前面障碍物高度小于左边或右边后轮5或7直径，且左边或右边后下红外感应装置17或23感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构可通过左边前轮4、左边后轮5、右边前轮6、右边后轮7四个轮子直接向后倒退；
当左边或右边前上红外感应装置14或20所测的前面障碍物高度在左边或右边前轮4或6直径1-1.5倍时，且左边或右边前下红外感应装置15或21感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构将信息通过反馈系统传递给左边或右边四轮机构8或9，此时，装在左边或右边主液压装置底座8-11或9-11上的左边或右边主液压装置8-9或9-9向外将装在左边或右边支架2或3上的左边或右边轴槽8-13或9-13内的主轴8-1或9-1的推出左边或右边支架2或3外，并通过前或右前液压装置8-10-1或9-10-1、左后或右后液压装置8-10-2或9-10-2分别保证主轴8-1或9-1处在中间平衡位置，同时通过左边或右边主液压装置底座8-11或9-11、左边或右边外前抱紧机构8-12-1或9-12-1、左边或右边外后抱紧机构8-12-2或9-12-2、左边或右边内前抱紧机构8-12-3或9-12-3、左边或右边内后抱紧机构8-12-4或9-12-4分别抱紧主轴8-1或9-1的内外部位，确保主轴8-1或9-1不晃动。其中左边或右边外前抱紧机构8-12-1或9-12-1、左边或右边外后抱紧机构8-12-2或9-12-2、左边或右边内前抱紧机构8-12-3或9-12-3、左边或右边内后抱紧机构8-12-4或9-12-4采用电磁抱紧机构设计。当主轴8-1或9-1推到外面后，装在主轴上的四个编码盘8-4-1/8-4-2/8-4-3/8-4-4或9-4-1/9-4-2/9-4-3/9-4-4立即工作呈90°依次旋转，确保装在四个编码盘8-4-1/8-4-2/8-4-3/8-4-4或9-4-1/9-4-2/9-4-3/9-4-4上的四个行走轮支持架8-2-1/8-2-2/8-2-3/8-2-4或9-2-1/9-2-2/9-2-3/9-2-4呈90°对外伸出，同时行走轮支持架8-2-1/8-2-2或9-2-1/9-2-2之间的磁铁弧形支架8-5-1/或9-5-1弹开，再次确保行走轮支持架8-2-1/8-2-2或9-2-1/9-2-2之间的角度固定；行走轮支持架8-2-3/8-2-4或9-2-3/9-2-4之间的磁铁弧形支架8-5-2/或9-5-2弹开，再次确保行走轮支持架8-2-3/8-2-3或9-2-4/9-2-4之间的角度固定。当四个行走轮支持架8-2-1/8-2-2/8-2-3/8-2-4或9-2-1/9-2-2/9-2-3/9-2-4固定好之后，再次通过四个行走轮感应装置8-8-1/8-8-2/8-8-3/8-8-4或9-8-1/9-8-2/9-8-3/9-8-4给出信号给四个行走轮液压装置8-7-1/8-7-2/8-7-3/8-7-4或9-7-1/9-7-2/9-7-3/9-7-4，让四个行走轮液压装置8-7-1/8-7-2/8-7-3/8-7-4或9-7-1/9-7-2/9-7-3/9-7-4分别移动四个行走轮主轴8-6-1/8-6-2/8-6-3/8-6-4或9-6-1/9-6-2/9-6-3/9-6-4，将装在四个行走轮主轴8-6-1/8-6-2/8-6-3/8-6-4或9-6-1/9-6-2/9-6-3/9-6-4上的四个行走轮8-3-1/8-3-2/8-3-3/8-3-4或9-3-1/9-3-2/9-3-3/9-3-4处在同一垂直平面内，以保证四个行走轮8-3-1/8-3-2/8-3-3/8-3-4或9-3-1/9-3-2/9-3-3/9-3-4在转动移走时稳定。待这些准备就绪后就可以直接越过障碍向前行走了，且机器人行走机构较为平稳。机器人向后移动同向前一样，原理相同。
当左边或右边前上红外感应装置14或20所测的前面障碍物高度在左边或右边前轮4或6直径1.5-2倍时，除了权利6所述的伸出左边或右边四轮机构8或9外，还应打开左边前或左边后辅助支脚10或11和右边前或右边后辅助支脚12或13进行辅助行走。当反馈信息传递给左边前或左边后辅助支脚10或11和右边前或右边后辅助支脚12或13时，收缩液压装置10-6或11-6和收缩液压装置12-6或13-6以及液压装置10-1或11-1和液压装置12-1或13-1分别将辅助轮横梁支10-2或11-2、辅助轮横梁支12-2或13-2以及伸缩立柱10-3或11-3、伸缩立柱12-3或13-3伸出，装在辅助轮横梁支10-2或11-2、辅助轮横梁支12-2或13-2上的小车轮10-5或11-5、小车轮12-5或13-5可以行走了。又由于伸缩立柱10-3或11-3、伸缩立柱12-3或13-3可伸缩，且装有弹簧10-4或11-4、弹簧12-4或13-4，所以其弹性更强，适用于不同环境的道路，保证机器人行走平稳；为了确保机器人行走机构行走平稳定，在左边或右边四轮机构8或9还增加了左边或右边轴槽8-13或9-13，通过左前或右前液压装置8-10-1或9-10-1、左后或右后液压装置8-10-2或9-10-2的伸缩量改变主轴8-1或9-1在左边或右边轴槽8-13或9-13的位置，又因安放左边或右边主液压装置8-9或9-9的左边或右边主液压装置底座8-11或9-11可以转动，通过控制可以实现主轴8-1或9-1在左边或右边轴槽8-13或9-13的位置前后小距离移动，且移动距离受到左前或右前限位8-14-1或9-14-1、左后或右后限位8-14-2或9-14-2限制，确保安全。在左右两边前后左边前或左边后辅助支脚10或11和右边前或右边后辅助支脚12或13以及左右左边或右边四轮机构8或9的位置实时调整，更加保证机器人行走机构在逾越障碍时的行走平稳和安全。
所述的机器人行走机构左右两边若情况不同，可实时调整行走方式，以上描述的三种行走情况均可以组合使用，适合更加复杂环境的行走。
本发明的有益效果：
本发明在履带式机器人行走机构的基础上增加了了四轮旋转式和辅助支承轮混合结构，通过传感器的反馈装置传递给行走机构，让其选择不同的行走方式逾越不同高度的障碍物，确保机器人行走机构稳定。结构设计紧凑、合理，制造容易，适应性强，易于推广。
附图说明
图1 本发明的整体俯视示意图。
图2 本发明的侧视图。
图3 本发明的左边或右边四轮机构的行走部位示意图。
图4 本发明的左边或右边四轮机构的主轴上编码器分布示意图。；
图5 本发明的左边或右边四轮机构的行走轮部位示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种适应多变障碍环境作业的机器人行走机构装置，其主要由底座1、左边支架2、右边支架3、左边前轮4、左边后轮5、右边前轮6、右边后轮7、左边四脚轮机构8、右边四脚轮机构9、左边前辅助支脚10、左边后辅助支脚11、右边前辅助支脚12、右边后辅助支脚13、左边或右边前上红外感应装置14或20、左边或右边前下红外感应装置15或21、左边或右边后上红外感应装置16或22、左边或右边后下红外感应装置17或23、左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25组成，如图1所示；左边支架2、右边支架3分别安装在底座1的两侧；左边支架2上安装有左边前轮4和左边后轮5，右边支架3上安装有右边前轮6和右边后轮7；左边支架2的一侧安装有左边四脚轮机构8、右边支架3的一侧右边四脚轮机构9，四脚轮机构8的前后分别安装有左边前辅助支脚10、左边后辅助支脚11，右边四脚轮机构9的前后分别安装有右边前辅助支脚12、右边后辅助支脚13，左边四脚轮机构8上安装有前上红外感应装置14、左边边前下红外感应装置15、左边后上红外感应装置16、左边后下红外感应装置17、左边前中间上红外感应装置18，右边四脚轮机构9上安装有右边前上红外感应装置20、右边前下红外感应装置21、右边后上红外感应装置22、右边后下红外感应装置23、右边前中间上红外感应装置24（如图2）。
其中：左边或右边四脚轮机构8或9又分别由主轴8-1或9-1、四个行走轮支持架8-2-1/8-2-2/8-2-3/8-2-4或9-2-1/9-2-2/9-2-3/9-2-4、四个行走轮8-3-1/8-3-2/8-3-3/8-3-4或9-3-1/9-3-2/9-3-3/9-3-4、四个编码盘8-4-1/8-4-2/8-4-3/8-4-4或9-4-1/9-4-2/9-4-3/9-4-4、两个磁铁弧形支架8-5-1/8-5-2或9-5-1/9-5-2、四个行走轮主轴8-6-1/8-6-2/8-6-3/8-6-4或9-6-1/9-6-2/9-6-3/9-6-4、四个行走轮液压装置8-7-1/8-7-2/8-7-3/8-7-4或9-7-1/9-7-2/9-7-3/9-7-4、四个行走轮感应装置8-8-1/8-8-2/8-8-3/8-8-4或9-8-1/9-8-2/9-8-3/9-8-4、左边或右边主液压装置8-9或9-9、左前或右前液压装置8-10-1或9-10-1、左后或右后液压装置8-10-2或9-10-2、左边或右边主液压装置底座8-11或9-11、左边或右边外前抱紧机构8-12-1或9-12-1、左边或右边外后抱紧机构8-12-2或9-12-2、左边或右边内前抱紧机构8-12-3或9-12-3、左边或右边内后抱紧机构8-12-4或9-12-4、左边或右边轴槽8-13或9-13、左前或右前限位8-14-1或9-14-1、左后或右后限位8-14-2或9-14-2组成。左边前或左边后辅助支脚10或11主要由液压装置10-1或11-1、辅助轮横梁支10-2或11-2、伸缩立柱10-3或11-3、弹簧10-4或11-4、小车轮10-5或11-5、收缩液压装置10-6或11-6组成。右边前或右边后辅助支脚12或13主要由液压装置12-1或13-1、辅助轮横梁支12-2或13-2、伸缩立柱12-3或13-3、弹簧12-4或13-4、小车轮12-5或13-5、收缩液压装置12-6或13-6组成。左边四脚轮机构8或右边四脚轮机构9上安装有左边或右边前上红外感应装置14或20、左边或右边后上红外感应装置16或22，这四个红外线装置可以上下左右移动测试障碍物与车轮上表面高度，判断车轮是否可以越过，如图2所示；左边或右边前下红外感应装置15或21、左边或右边后下红外感应装置17或23、左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25，左边四脚轮机构8和右边四脚轮机构9的上下表面安装的8个红外线装置固定不可移动，但测试水平距离可以调整。所有红外感应装置均装有反馈系统，及时报告前方行走环境状况。
当左边或右边前上红外感应装置14或20所测的前面障碍物高度小于左边或右边前轮4或6直径，且左边或右边前下红外感应装置15或21感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构可通过左边前轮4、左边后轮5、右边前轮6、右边后轮7四个轮子直接向前通过，此时，机器人行走机构行走比较平稳；同理，可通过左边或右边后上红外感应装置16或22所测的前面障碍物高度小于左边或右边后轮5或7直径，且左边或右边后下红外感应装置17或23感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构可通过左边前轮4、左边后轮5、右边前轮6、右边后轮7四个轮子直接向后倒退。
当左边或右边前上红外感应装置14或20所测的前面障碍物高度在左边或右边前轮4或6直径1-1.5倍时，且左边或右边前下红外感应装置15或21感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置18或24、左边或右边后中间红外感应装置19或25所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构将信息通过反馈系统传递给左边或右边四轮机构8或9，此时，装在左边或右边主液压装置底座8-11或9-11上的左边或右边主液压装置8-9或9-9向外将装在左边或右边支架2或3上的左边或右边轴槽8-13或9-13内的主轴8-1或9-1的推出左边或右边支架2或3外，并通过前或右前液压装置8-10-1或9-10-1、左后或右后液压装置8-10-2或9-10-2分别保证主轴8-1或9-1处在中间平衡位置，同时通过左边或右边主液压装置底座8-11或9-11、左边或右边外前抱紧机构8-12-1或9-12-1、左边或右边外后抱紧机构8-12-2或9-12-2、左边或右边内前抱紧机构8-12-3或9-12-3、左边或右边内后抱紧机构8-12-4或9-12-4分别抱紧主轴8-1或9-1的内外部位，确保主轴8-1或9-1不晃动。其中左边或右边外前抱紧机构8-12-1或9-12-1、左边或右边外后抱紧机构8-12-2或9-12-2、左边或右边内前抱紧机构8-12-3或9-12-3、左边或右边内后抱紧机构8-12-4或9-12-4采用电磁抱紧机构设计。当主轴8-1或9-1推到外面后，装在主轴上的四个编码盘8-4-1/8-4-2/8-4-3/8-4-4或9-4-1/9-4-2/9-4-3/9-4-4立即工作呈90°依次旋转，如图4所示，确保装在四个编码盘8-4-1/8-4-2/8-4-3/8-4-4或9-4-1/9-4-2/9-4-3/9-4-4上的四个行走轮支持架8-2-1/8-2-2/8-2-3/8-2-4或9-2-1/9-2-2/9-2-3/9-2-4呈90°对外伸出，同时行走轮支持架8-2-1/8-2-2或9-2-1/9-2-2之间的磁铁弧形支架8-5-1/或9-5-1弹开（如图3所示），再次确保行走轮支持架8-2-1/8-2-2或9-2-1/9-2-2之间的角度固定；行走轮支持架8-2-3/8-2-4或9-2-3/9-2-4之间的磁铁弧形支架8-5-2/或9-5-2弹开，再次确保行走轮支持架8-2-3/8-2-3或9-2-4/9-2-4之间的角度固定。当四个行走轮支持架8-2-1/8-2-2/8-2-3/8-2-4或9-2-1/9-2-2/9-2-3/9-2-4固定好之后，再次通过四个行走轮感应装置8-8-1/8-8-2/8-8-3/8-8-4或9-8-1/9-8-2/9-8-3/9-8-4给出信号给四个行走轮液压装置8-7-1/8-7-2/8-7-3/8-7-4或9-7-1/9-7-2/9-7-3/9-7-4，让四个行走轮液压装置8-7-1/8-7-2/8-7-3/8-7-4或9-7-1/9-7-2/9-7-3/9-7-4分别移动四个行走轮主轴8-6-1/8-6-2/8-6-3/8-6-4或9-6-1/9-6-2/9-6-3/9-6-4，将装在四个行走轮主轴8-6-1/8-6-2/8-6-3/8-6-4或9-6-1/9-6-2/9-6-3/9-6-4上的四个行走轮8-3-1/8-3-2/8-3-3/8-3-4或9-3-1/9-3-2/9-3-3/9-3-4处在同一垂直平面内，以保证四个行走轮8-3-1/8-3-2/8-3-3/8-3-4或9-3-1/9-3-2/9-3-3/9-3-4在转动移走时稳定，如图5所示。待这些准备就绪后就可以直接越过障碍向前行走了，且机器人行走机构较为平稳。机器人向后移动同向前一样，原理相同。
当左边或右边前上红外感应装置14或20所测的前面障碍物高度在左边或右边前轮4或6直径1.5-2倍时，除了伸出左边或右边四轮机构8或9外，还应打开左边前或左边后辅助支脚10或11和右边前或右边后辅助支脚12或13进行辅助行走。当反馈信息传递给左边前或左边后辅助支脚10或11和右边前或右边后辅助支脚12或13时，收缩液压装置10-6或11-6和收缩液压装置12-6或13-6以及液压装置10-1或11-1和液压装置12-1或13-1分别将辅助轮横梁支10-2或11-2、辅助轮横梁支12-2或13-2以及伸缩立柱10-3或11-3、伸缩立柱12-3或13-3伸出，装在辅助轮横梁支架10-2或11-2、辅助轮横梁支架12-2或13-2上的小车轮10-5或11-5、小车轮12-5或13-5可以行走了。又由于伸缩立柱10-3或11-3、伸缩立柱12-3或13-3可伸缩，且装有弹簧10-4或11-4、弹簧12-4或13-4，所以其弹性更强，适用于不同环境的道路，保证机器人行走平稳；为了确保机器人行走机构行走平稳定，在左边或右边四轮机构8或9还增加了左边或右边轴槽8-13或9-13，通过左前或右前液压装置8-10-1或9-10-1、左后或右后液压装置8-10-2或9-10-2的伸缩量改变主轴8-1或9-1在左边或右边轴槽8-13或9-13的位置，又因安放左边或右边主液压装置8-9或9-9的左边或右边主液压装置底座8-11或9-11可以转动，通过控制可以实现主轴8-1或9-1在左边或右边轴槽8-13或9-13的位置前后小距离移动，且移动距离受到左前或右前限位8-14-1或9-14-1、左后或右后限位8-14-2或9-14-2限制，确保安全。在左右两边前后左边前或左边后辅助支脚10或11和右边前或右边后辅助支脚12或13以及左右左边或右边四轮机构8或9的位置实时调整，更加保证机器人行走机构在逾越障碍时的行走平稳和安全。机器人行走机构左右两边若情况不同，可实时调整行走方式，以上描述的三种行走情况均可以组合使用，适合更加复杂环境的行走。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种适应多变障碍环境作业的机器人行走机构，其特征是它主要由底座（1）、左边支架（2）、右边支架（3）、左边前轮（4）、左边后轮（5）、右边前轮（6）、右边后轮（7）、左边四脚轮机构（8）、右边四脚轮机构（9）、左边前辅助支脚（10）、左边后辅助支脚（11）、右边前辅助支脚（12）、右边后辅助支脚（13）、左边前上红外感应装置（14）、左边前下红外感应装置（15）、右边后上红外感应装置（16）、右边后下红外感应装置（17）、左边前中间上红外感应装置（18）、右边后中间红外感应装置（19）组成；左边（右边）四脚轮机构（8）和右边四脚轮机构（9）又分别由左主轴（8-1）和右主轴（9-1）、四个行走轮上支持架（8-2-1，8-2-2，8-2-3，8-2-4）、四个行走轮下支持架（9-2-1，9-2-2，9-2-3，9-2-4）、四个上行走轮（8-3-1，8-3-2，8-3-3，8-3-4）、四个下行走轮（9-3-1，9-3-2，9-3-3，9-3-4）、四个上编码盘（8-4-1，8-4-2，8-4-3，8-4-4）、四个下编码盘（9-4-1，9-4-2，9-4-3，9-4-4）、两个磁铁弧形上支架（8-5-1，8-5-2）、两个磁铁弧形下支架（9-5-1，9-5-2）、四个行走轮上主轴（8-6-1，8-6-2，8-6-3，8-6-4）、四个行走轮下主轴（9-6-1，9-6-2，9-6-3，9-6-4）、四个行走轮上液压装置（8-7-1，8-7-2，8-7-3，8-7-4）、四个行走轮下液压装置（9-7-1，9-7-2，9-7-3，9-7-4）、四个行走轮上感应装置（8-8-1，8-8-2，8-8-3，8-8-4）、四个行走轮下感应装置（9-8-1，9-8-2，9-8-3，9-8-4）、左边主液压装置（8-9）、右边主液压装置（9-9）、左前液压装置（8-10-1）、右前液压装置（9-10-1）、左后液压装置（8-10-2）、右后液压装置（9-10-2）、左边主液压装置底座（8-11）、右边主液压装置底座（9-11）、左边外前抱紧机构（8-12-1）、右边外前抱紧机构（9-12-1）、左边外后抱紧机构（8-12-2）、右边外后抱紧机构（9-12-2）、左边右边内前抱紧机构（8-12-3）、右边内前抱紧机构（9-12-3）、左边内后抱紧机构（8-12-4）、右边内后抱紧机构（9-12-4）、左边轴槽（8-13）、右边（9-13）、左前限位（8-14-1）、右前限位（9-14-1）、左后限位（8-14-2）和右后限位（9-14-2）组成；左边前辅助支脚10主要由左前液压装置（10-1）、左前辅助轮横梁支（10-2）、左前伸缩立柱（10-3）、左前弹簧（10-4）、左前小车轮（10-5）、左前收缩液压装置（10-6））组成，右边前辅助支脚（12）主要由右前液压装置（12-1）、右前辅助轮横梁支（12-2）、右前伸缩立柱（12-3）、右前弹簧（12-4）、右前小车轮（12-5）、右前收缩液压装置（12-6）组成；左边后辅助支脚（11）主要由左后液压装置（11-1）、左后辅助轮横梁支（11-2）、左后伸缩立柱（11-3）、左后弹簧（11-4）、左后小车轮（11-5）、左后收缩液压（11-6）组成；右边后辅助支脚（13）主要由右后液压装置（13-1）、右后辅助轮横梁支（13-2）、右后伸缩立柱（13-3）、右后弹簧（13-4）、右后小车轮（13-5）、右后收缩液压装置（13-6）组成；右边后辅助支脚（13）主要由右后液压装置（13-1）、右后辅助轮横梁支（13-2）、右后伸缩立柱（13-3）、右后弹簧（13-4）、右后小车轮（13-5）、右后收缩液压装置（13-6）组成；所述的左边前上红外感应装置（14）、右边前上红外感应装置（20）、左边后上红外感应装置（16）、右边）、后上红外感应装置（22），这四个红外线装置能上下左右移动测试障碍物与车轮上表面高度，判断车轮是否可以越过；左边前下红外感应装置（15）、右边前下红外感应装置（21）、左边后下红外感应装置（17）、右边后下红外感应装置（23）、左边前中间上红外感应装置（18）、右边前中间上红外感应装置（24）、左边后中间红外感应装置（19）和右边后中间红外感应装置（25），这八个红外线装置固定不可移动，但测试水平距离可以调整；所有红外感应装置均装有反馈系统，及时报告前方行走环境状况。
2.根据权利要求1所述的适应多变障碍环境作业的机器人行走机构，其特征在于当左边或右边前上红外感应装置所测的前面障碍物高度小于左边或右边前轮直径，且左边或右边前下红外感应装置感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置、左边或右边后中间红外感应装置所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构可通过左边前轮、左边后轮、右边前轮、右边后轮四个轮子直接向前通过，此时，机器人行走机构行走比较平稳；同理，通过左边或右边后上红外感应装置所测的前面障碍物高度小于左边或右边后轮的直径，且左边或右边后下红外感应装置）感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置、左边或右边后中间红外感应装置所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构可通过左边前轮、左边后轮、右边前轮、右边后轮四个轮子直接向后倒退。
3.根据权利要求1或2所述的适应多变障碍环境作业的机器人行走机构，其特征在于当左边或右边前上红外感应装置所测的前面障碍物高度在左边或右边前轮直径1-1.5倍时，且左边或右边前下红外感应装置感应到障碍物，避免出现凹坑未发现，同时左边或右边前中间上红外感应装置、左边或右边后中间红外感应装置所测的两边障碍物距离可保证机器人行走机构通过，此时，机器人行走机构将信息通过反馈系统传递给左边或右边四轮机构，此时，装在左边或右边主液压装置底座上的左边或右边主液压装置向外将装在左边或右边支架上的左边或右边轴槽内的主轴的推出左边或右边支架外，并通过前或右前液压装置、左后或右后液压装置分别保证主轴处在中间平衡位置，同时通过左边或右边主液压装置底座、左边或右边外前抱紧机构、左边右边外后抱紧机构、左边或右边内前抱紧机构、左边或右边内后抱紧机构分别抱紧主轴的内外部位，确保主轴不晃动；其中左边或右边外前抱紧机构、左边或右边外后抱紧机构、左边或右边内前抱紧机构、左边或右边内后抱紧机构采用电磁抱紧机构设计；当主轴推到外面后，装在主轴上的四个编码盘立即工作呈90°依次旋转，确保装在四个编码盘上的四个行走轮支持架呈90°对外伸出，同时行走轮支持架之间的磁铁弧形支架弹开，再次确保行走轮支持架之间的角度固定；行走轮支持架之间的磁铁弧形支架弹开，再次确保行走轮支持架之间的角度固定；当四个行走轮支持架固定好之后，再次通过四个行走轮感应装置给出信号给四个行走轮液压装置，让四个行走轮液压装置分别移动四个行走轮主轴，将装在四个行走轮主轴上的四个行走轮处在同一垂直平面内，以保证四个行走轮在转动移走时稳定；待这些准备就绪后就可以直接越过障碍向前行走了，且机器人行走机构较为平稳；机器人向后移动同向前一样，原理相同。
4.根据权利要求1、2、3任一所述的适应多变障碍环境作业的机器人行走机构，其特征在于当左边或右边前上红外感应装置所测的前面障碍物高度在左边或右边前轮直径1.5-2倍时，除了伸出左边或右边四轮机构外，还应打开左边前或左边后辅助支脚和右边前或右边后辅助支脚进行辅助行走；当反馈信息传递给左边前或左边后辅助支脚和右边前或右边后辅助支脚时，收缩液压装置和收缩液压装置）以及液压装置和液压装置分别将辅助轮横梁支、辅助轮横梁支以及伸缩立柱、伸缩立柱伸出，装在辅助轮横梁支、辅助轮横梁支上的小车轮、小车轮可以行走了；又由于伸缩立柱可伸缩，且装有弹簧，所以其弹性更强，适用于不同环境的道路，保证机器人行走平稳；为了确保机器人行走机构行走平稳定，在左边或右边四轮机构还增加了左边或右边轴槽，通过左前或右前液压装置、左后或右后液压装置的伸缩量改变主轴在左边或右边轴槽的位置，又因安放左边或右边主液压装置的左边或右边主液压装置底座可以转动，通过控制能实现主轴在左边或右边轴槽的位置前后小距离移动，且移动距离受到左前或右前限位、左后或右后限位限制，确保安全；在左右两边前后左边前或左边后辅助支脚和右边前或右边后辅助支脚以及左右左边或右边四轮机构的位置实时调整，更加保证机器人行走机构在逾越障碍时的行走平稳和安全。
5.根据权利要求1至4任一所述的适应多变障碍环境作业的机器人行走机构装置，其特征在于机器人行走机构左右两边若情况不同，可实时调整行走方式，以上描述的三种行走情况均可以组合使用，适合更加复杂环境的行走。
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