CN206569163U - 一种尾翼连杆分时控制的越障机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型保护一种尾翼连杆分时控制越障机构，包括机身、车轮、越障连杆和动力装置。车轮非对称安装在机身左右两侧，同侧车轮由一个动力装置带动，通过同相装置连接，使车轮同侧同相位，同侧车轮通过一根越障连杆进行连接；在机身的尾部设有尾翼，当越障连杆运动到车轮正上方或正下方向时，其伸出长度与机身尾翼长度一致。当车轮带动越障连杆向后运动到比尾翼伸出长度长时，由越障连杆对整个机身起支撑作用，当车轮带动越障连杆转动到伸出长度比尾翼短的时候，切换为由尾翼支撑整个机身向上运动。本实用新型利用同相装置让车轮实现同侧同相，且为了使机体能有更高的运动效率，设计与腿式运动类似原理的运动机构。

Description

一种尾翼连杆分时控制的越障机构

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体是涉及移动机器人的行走机构。

背景技术

随着机器人性能不断完善，移动机器人的应用范围大为扩展，在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合都得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。且随着探险救援、军事侦察、消防排爆、航天航空等众多领域的快速发展，迫切需要的是一种适应于野外环境和复杂地形（如地震废墟、矿难现场）的自由行走和越障的移动机器人。

根据目前的研究，移动机器人可分为：轮式移动机器人、步行移动机器人(单腿式、双腿式和多腿式)、履带式移动机器人、爬行机器人、蠕动式机器人和游动式机器人等类型。其中较为实用，且适用于野外和复杂环境的主要是腿式和履带式移动机器人。履带式机器人能更好的适应松软的地形，例如沙地、泥地，履带与地面接触面积大，较平稳，但缺点也很明显，那便是笨重、需要大功率驱动，对于便携式或对功率有严格限制的移动机器人来说履带式并不合适。双足式机器人几乎可以适应各种复杂地形，能够跨越障碍，缺点是行进速度较低，且由于重心原因容易侧翻，不稳定且机械结构复杂、控制难度大，其研究还处于初级阶段，技术还不是很成熟。轮式机器人被认为是能量轮换效率最高的行走机构，具有轻便简洁、高速度、高效率和控制简单等优势，但它一般更适合平坦的路面，特别是马路，且容易打滑，不平稳，对复杂地形无能为力。目前一种基于轮式的偏心轮结构能够同时兼顾轮式和腿式的优点，具有较强的移动能力和越障能力，但是基于偏心轮结构的机器人目前主要是多足结构，这类机器人普遍存在结构复杂，控制难度大的问题。多轮连杆式解决了轮式机器人越障性能不好的问题且综合了轮式的结构简单、效率高、控制驱动简单的优点，但由于其机构自身存在“奇异点”问题，当连杆运动到水平位置时，极容易发生卡死现象，造成机构无法正常行进。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的越障机构存在“奇异点”问题，提供一种尾翼连杆分时越障机构，利用同相装置让车轮实现同侧同相，且为了使机体能有更高的运动效率，设计与腿式运动类似原理的运动机构。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型公开一种尾翼连杆分时控制越障机构，包括机身、车轮、越障连杆和带动车轮的动力装置。所述车轮非对称安装在机身左右两侧，即采用左右相互错位的形式安装，两侧车轮数量分别至少两个；同侧车轮由一个动力装置带动，通过同相装置连接，使车轮同侧同相位，带动两侧车轮的动力装置不同轴；同侧车轮通过一根越障连杆进行连接，并连接在车轮的偏心且相同位置；在机身的尾部设有尾翼，当越障连杆运动到车轮正上方或正下方向时，其伸出长度与机身尾翼长度一致。当车轮带动越障连杆向后运动到比尾翼伸出长度长时，由越障连杆对整个机身起支撑作用，当车轮带动越障连杆转动到伸出长度比尾翼短的时候，切换为由尾翼支撑整个机身向上运动。

本实用新型中，越障连杆尾部与机身的尾翼相互切换，可实现类似于腿式地行走和越障；由于车轮非对称安装在机身左右两侧，即采用左右相互错位的形式安装，这样便于电机错位布置，使得车身宽度变窄，适合狭窄的空间，管道或地沟等对机体形状要求相对比较严格的地方。同时其左右车轮的错位安装，在越障的过程中能够与越障连杆相互配合，避免出现打滑的情况，使机构运动更加稳定，对整个机构有增强越障的作用。因此在车轮、越障连杆和尾翼地相互配合中体现了该机构超强的越障能力。机构使用同侧同相的连接使得机构能够更好的控制，也能比较好的实现机构的转弯。其结构简洁可靠，驱动控制简单，越障能力强，效率高，应用范广，是广泛适用于工作在特殊环境中的设备。

进一步，所述同相装置连接采用皮带或链条，这样结构简单，传动效率高。

进一步，所述动力装置包括电机和连轴，车轮通过连轴与电机相连，安装在机身上。所述电机分左右电机，错开布置，电机不同轴，分别驱动左侧和右侧的车轮。

本实用新型的具体优点如下：

1.车轮和左右电机采用不同轴的错位安装方式，一方面在越障的过程中能够与越障连杆相互配合，避免出现打滑的情况，使机构运动更加稳定，对整个机构有增强越障的作用，相比于一般的车轮、连杆的左右对称的平衡连接方式，这种非平衡的连接使得机构的越障能力更好、更方便。另一方面也使得整个机身结构变窄，具有更佳的实用性。

2. 在机构中加入长尾翼，在爬坡过程中，与越障连杆相互切换，在机身尾部对整个机体起支撑作用，避免车轮向后滑动，克服了一般连杆越障高度受限的缺陷，实现整个机构的高效行走。当机构爬到坡顶时，前端重力将车身尾部翘起，使整个车身水平，实现车子在斜坡与平台之间运动状态的切换。

3. 车轮采用同侧同相位的安装，使其运动方式能够更好地被控制，能够很好的实现整个机构的左右转弯，同时也能减少各个电机单独控制的非稳定因素。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2和图3是本实用新型的越障连杆和尾翼相互切换来支撑机身的两种状态图；

图4是本实用新型的快要到达斜坡顶部时的状态图；

图5本实用新型的到达斜坡顶端时的状态图。

图中，1-机身，2，3-车轮，4，5-越障连杆，6-连轴，7，8-电机，9-同相装置，10-尾翼。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例本实用新型的基本原理、结构及行走方法做详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于以下所述。

参见图1，本机构主要由机身（1）、左右非对称设置的车轮（2）（3）、越障连杆（4）（5）、连轴（6），左右两对电机（7）（8）、同相装置（9）以及尾翼（10）组成。

本实施例中，同相装置（9）为皮带。四个电机通过左右电机不同轴的安装方式利用连轴（6）将4个车轮（2）（3）也进行了非对称的安装，使得整个装置宽度窄以及越障能力增强，将它们整体固定于机身（1）之上。

越障连杆（4）和（5）分别将同侧的车轮连接起来，通过在同侧的连轴(6)上加同相装置（9）即皮带来实现机构的同侧同相。越障连杆（4）需连接在车轮的偏心位置，即边缘。

尾翼（10）同机身（1）为一体，在机身尾部，其末端长度与越障连杆在车轮上运动到正上方（正下方）向后伸出的长度一致。

参见图2-图5在越障过程中，通过越障连杆（4）和（5）与尾翼（10）之间相互切换相互配合来实现越障的。在机器运动时，越障连杆（4）和（5）会随着车轮（2）（3）的转动与直接固定在机身后面的尾翼（10）有相对的伸出长度差，在爬坡的过程中，机身（1）倾斜，机身（1）后方长的部分便会与地面接触，起着支撑机体的作用，因此，当越障连杆（4）和（5）向后运动到比尾翼（10）长时，由越障连杆（4）和（5）对整个机身（1）起支撑作用，当车轮带动越障连杆（4）和（5）转动到比尾翼（10）短的时候，切换为由尾翼（10）支撑整个机身（1）向上运动。如图2和图3为越障连杆（4）和（5）和尾翼（10）相互切换来支撑机身（1）的两个状态；图4为本机构快要到达斜坡顶部时，由于尾翼（10）的支撑作用而使得机身（1）前端会有部分超过顶部平台的高度；而当机构到达斜坡顶端时，由于机构的前端较重，重力作用将尾部翘起，从而让机构水平落在坡顶平台上，如图5所示。

本实用新型在现有机构的基础上，机构使用同侧同相的连接方法使得机构能够更好的控制，也能比较好的实现机构的转弯。在连杆和尾翼的相互配合中体现了该机构超强的越障能力，且其左右车轮的错位安装对其越障能力也有一定的增强作用，它在越障的过程中也能够与越障杆相互配合，避免出现打滑的情况使机构的运动更加稳定。使用电机不同轴的安装，使本体宽度窄，适合狭窄的空间，管道或地沟等对机体形状要求相对比较严格的地方。其杆尾长，再加上一定长度的尾翼，克服了现有机构的不足，是一种结构简洁可靠、效率高、驱动控制相对简单、地表适应性好、越障能力强的机构，能广泛适用于工作在特殊环境中的设备。

Claims (4)

1.一种尾翼连杆分时控制的越障机构，包括机身、车轮、越障连杆和带动车轮的动力装置；其特征在于，所述车轮非对称安装在机身左右两侧，即采用左右相互错位的形式安装，两侧车轮数量分别至少两个；同侧车轮由一个动力装置带动，通过同相装置连接，使车轮同侧同相位，带动两侧车轮的动力装置不同轴；同侧车轮通过一根越障连杆进行连接，并连接在车轮的偏心且相同位置；在机身的尾部设有尾翼，当越障连杆运动到车轮正上方或正下方向时，其伸出长度与机身尾翼长度一致，当车轮带动越障连杆向后运动到比尾翼伸出长度长时，由越障连杆对整个机身起支撑作用，当车轮带动越障连杆转动到伸出长度比尾翼短的时候，切换为由尾翼支撑整个机身向上运动。

2.根据权利要求1所述的尾翼连杆分时控制的越障机构，其特征在于，所述同相装置连接采用皮带或链条。

3.根据权利要求1所述的尾翼连杆分时控制的越障机构，其特征在于，所述动力装置包括电机和连轴，车轮通过连轴与电机相连，安装在机身上。

4.根据权利要求3所述的尾翼连杆分时控制的越障机构，其特征在于，所述电机分左右电机，错开布置，分别驱动左侧和右侧的车轮。