CN207510552U - 一种多模式越障机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多模式越障机器人，该机器人包括腹部结构、头部驱动和尾部驱动；腹部腔体，由六块相同尺寸的腹板围构而成，相邻的两腹板通过合页铰接，腹部结构的底部设有双头伸缩缸，双头伸缩缸沿腹部腔体的宽度方向设置并位于腹部腔体的中线上，双头伸缩缸的两端连接有与其同轴设置的L形的连接板，连接板的端部向上延伸并与腹部腔体的中部固定；侧翼板，其与腹部腔体的中部的合页铰接。该机器人能够通过腹部的变形调整整体宽度和长度，以降低在爬坡过程中重心后移造成的后翻几率，并且能够降低腹部刚性受力，提高其使用性能。

Description

一种多模式越障机器人

技术领域

本实用新型涉及移动机器人领域，尤其涉及一种多模式越障机器人。

背景技术

随着社会的发展和需求，移动越障机器人所处环境由简单的路面行驶，变化为复杂的非结构化环境，基于这一变化，要求现代机器人有很高的机动性，强大的环境感知和快速反应能力。申请号为CN200810139146.9的中国发明专利申请中公开了一种虾形六轮移动机器人，由头部、腹部、侧翼和尾部四部分组成，外形似一只虾，其头部与腹部前壁铰接，左右两个侧翼分别铰接于腹部左右两侧，尾部与腹部后壁铰接，其中腹部的主体呈一刚性结构的壳体，在机器人爬坡过程中，其重心后移，如果腹部的长度较长则易发生后翻的危险，并且由于路面情况复杂，在越障过程中，头部受阻向后挤压壳体，易使壳体产生裂纹损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够通过腹部的变形调整整体宽度和长度，以降低在爬坡过程中重心后移造成的后翻几率，并且提高腹部使用强度的一种多模式越障机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种多模式越障机器人，该机器人包括腹部结构、头部驱动和尾部驱动；腹部结构，包括腹部腔体和侧翼板，所述腹部腔体呈长方体结构，所述侧翼板设于腹部腔体的左右两侧，呈平行四边形的连杆机构，其前后两端向下延伸，并在其底部设有带有驱动的两个驱动轮；头部驱动，呈“尸”形结构的四连杆机构，与腹部腔体的前端中部固定，能够上下摆动，其底部设有带有驱动的前转向轮；尾部驱动，呈弧形的连杆结构，与腹部腔体的后端中部铰接，能够上下摆动，其底部设有带有驱动的后转向轮；其特征在于：腹部腔体，由六块相同尺寸的腹板围构而成，相邻的两腹板通过合页铰接，所述腹部结构的底部设有双头伸缩缸，所述双头伸缩缸沿腹部腔体的宽度方向设置并位于腹部腔体的中线上，所述双头伸缩缸的两端连接有与其同轴设置的L形的连接板，所述连接板的端部向上延伸并与腹部腔体的中部固定；侧翼板，其与腹部腔体的中部的合页铰接。

进一步的技术方案在于：所述腹部腔体与双头伸缩缸之间设有承载主板，所述承载主板包括三块沿宽度方向叠置且滑接配合的承载分板，所述连接板向上延伸的部分与两侧的承载分板端部固定。

进一步的技术方案在于：中间的所述承载分板上垂直向下设有与双头伸缩缸连接的加强杆。

进一步的技术方案在于：中间的所述承载分板的底面沿其宽度方向设有T形滑槽，左右两侧的承载分板的上表面设有与T形滑槽相配合的T形滑块。

进一步的技术方案在于：所述T形滑槽沿承载分板的长度方向均布有三个。

进一步的技术方案在于：所述腹部腔体内的上部，沿其长度中线或宽度中线设有反拉气弹簧，所述反拉气弹簧的一端与腹部腔体固定，另一端与腹部腔体通过挂钩活动连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该机器人的腹部腔体由六块腹板通过合页连接构成，在正常行驶时呈长方，宽度较窄，能够通过狭窄的道路，而当需要爬坡时，腹部腔体通过双头伸缩缸的控制，变形为正六边形，宽度变宽，长度变短，重心较稳，能够避免发生后翻，并且腹部腔体为弹性结构，受到头部的挤压能够自动产生弹性变形，避免刚性受力产生裂纹，增强了腹部的强度，提高了腹部的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型所述腹部腔体的结构示意图；

图3是本实用新型所述腹部腔体与承载主板配合的俯视结构示意图；

图4是本实用新型所述腹部腔体与承载主板配合的左视结构示意图；

图5是本实用新型所述承载主板安装的结构示意图；

图6是图5中A-A的结构示意图；

图7是本实用新型所述T形滑槽的截面示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的仅仅实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图3所示，一种多模式越障机器人，该机器人包括腹部结构1、头部驱动2和尾部驱动3。

腹部结构1，包括腹部腔体11和侧翼板12，所述腹部腔体11呈长方体结构，所述侧翼板12设于腹部腔体11的左右两侧，呈平行四边形的连杆机构，其前后两端向下延伸，并在其底部设有带有驱动的两个驱动轮121，具体的，侧翼板12包括：螺栓、横肋、腿外板、腿内板、腿连接块、驱动电机和轮子。腿外板与腿内板分别将两横肋的一端夹住，通过螺栓形成转动副，其下端夹住腿连接块并焊接或粘结，驱动电机通过螺纹联接与腿外板固定，其输出轴穿过腿外板，与轮子固定联接，这样组成了一条腿，两条腿与两横肋组成一个平行四边形机构。

头部驱动2，呈“尸”形结构的四连杆机构，与腹部腔体11的前端中部固定，能够上下摆动，其底部设有带有驱动(驱动包括转向驱动和前进驱动)的前转向轮21。具体的，机器人头部是分批次越障形式，也就是头部车轮先抬起，然后头部需要变形以实现提升功能，因此选择四杆机构。头部驱动2的主要结构包括：螺栓、短曲柄板、长曲柄板、连接板、转向电机安装板、转向电机、L形支承板、轮子和驱动电机。短曲柄板一端通过机身连接件和腹部形成转动副，另一端通过螺栓与连接板形成转动副。长曲柄板与短曲柄板连接结构一致。连接板与舵机安装板通过螺栓连接。转向电机通过与舵机安装板的螺纹连接固定，输出轴通过安装板和L型支撑板。驱动电机是通过与L型支撑板的螺纹连接固定的，输出轴通过L型支撑板连接到车轮。

尾部驱动3，呈弧形的连杆结构，与腹部腔体11的后端中部铰接，能够上下摆动，其底部设有带有驱动(驱动包括转向驱动和前进驱动)的后转向轮31。具体的，尾部驱动3包括：螺栓、尾板、尾板连接板、转向电机安装板、转向电机、L形支承板、轮和驱动电机。尾板下端与转向电机安装板焊接一起，转向电机与转向电机安装板通过螺纹连接，其输出轴穿过转向电机安装板与L形支承板。驱动电机与L形支承板通过螺纹联接，输出轴穿过L形支承板与轮子。并且，尾板与尾部连接板通过螺栓连接并焊死，保证与路面的可靠接触。

腹部腔体11，由六块相同尺寸的腹板111围构而成，相邻的两腹板111 通过合页112铰接，所述腹部结构1的底部设有双头伸缩缸4，所述双头伸缩缸4沿腹部腔体11的宽度方向设置并位于腹部腔体11的中线上，所述双头伸缩缸4的两端连接有与其同轴设置的L形的连接板41，所述连接板 41的端部向上延伸并与腹部腔体11的中部固定；侧翼板12，其与腹部腔体11的中部的合页112铰接。

该机器人在斜面上行驶时的动作分为两个步骤：

步骤一：车体初始状态为六条轮腿均为着地状态，遇到障碍时头部由于电机驱动和四杆机构的结构特点，会自动抬起，此时仍然是六腿着地。

步骤二：机器人六轮独立驱动，在头部抬起时继续向前驱动，从而带动侧翼和尾部驶上斜面，然后车体继续向前行驶，车身舒展，恢复原状。

该机器人跨越垂直障碍时的动作规划

机器人在跨越垂直障碍时的动作分为六个步骤：

步骤一：车体初始状态为六条轮腿均为着地状态，遇到障碍时头部由于电机驱动和四杆机构的结构特点，会自动抬起，此时剩余的五条腿支撑机身。

步骤二：机器人六轮独立驱动，在头部抬起时继续向前驱动，从而使头部的轮腿达到垂直障碍的上部位置。

步骤三至步骤五为越障阶段，因为侧翼的平行四边形结构使得侧翼的前轮腿自主抬起，驱动使得侧翼前轮腿跨越垂直障碍，然后根据平行四边形的平衡结构，侧翼的两只后轮腿也随之跨越垂直障碍，此时，只能尾部在障碍前支撑，前车身的重量和驱动力，会使得尾部抬起越过障碍。

步骤六：越过障碍，车体继续向前行驶，车身舒展，恢复原状。

该机器人的腹部腔体11由六块腹板111通过合页112连接构成，形成一软连接结构。在正常行驶时腹部腔体11呈长方，宽度较窄，机器人能够通过狭窄的道路，而当需要爬坡时，腹部腔体11通过双头伸缩缸4的控制，变形为正六边形，宽度变宽，长度变短，重心较稳，能够避免发生后翻，并且腹部腔体11为弹性结构，受到头部挤压能够自动产生弹性变形，避免刚性受力产生裂纹，提高了腹部的使用性能。并且在行走过程中，如遇障碍物，腹部结构1变宽，能够使翼板12横跨过障碍物，具有跨越垂直障碍、地面横沟的功能。

为了实现腹部腔体11能够装载物品，所以在腹部腔体11与双头伸缩缸4之间设有承载主板5，承载主板5能够随着腹部腔体11进行拉伸，具体的如图4～图7所示，所述承载主板5包括三块沿宽度方向叠置且滑接配合的承载分板51，所述连接板41向上延伸的部分与两侧的承载分板51端部固定。滑接配合的具体形式为，中间的所述承载分板51的底面沿其宽度方向设有T形滑槽53，左右两侧的承载分板51的上表面设有与T形滑槽 53相配合的T形滑块54。T形滑槽53朝下设置，避免有杂质堵塞，保证承载主板5的灵活伸缩。

而且在中间的所述承载分板51上垂直向下设有与双头伸缩缸4连接的加强杆52。加强杆52与承载分板51和双头伸缩缸4形成“工”字形结构，提高了结构强度。

并且，T形滑槽53沿承载分板51的长度方向均布有三个，进一步增强了三块承载分板51之间的连接强度，保证装载货物的能力。

该机器人可能会因为腹部结构的变形而导致车子整体结构重心的侧偏，从而致使车子行驶不稳乃至倾覆，所以腹部在不平路面上有一个横向的力使得腹部结构在发生变形后又回到稳定的长方形结构。那么，就需要类似弹簧的一个结构，如果直接采用弹簧在腹部中间部位链接的话，因为弹簧容易发生变形并且在经过一定时间的变形后不易复原，会造成弹性效果变差乃至失效，因此不直接选择拉伸弹簧，选择反拉气弹簧，它主要的原理与液压杆相似，利用真空的回缩性质让弹簧在拉出一段距离后恢复到原状，辅助双头伸缩缸4使用。所以腹部腔体11内的上部，沿其长度中线或宽度中线设有反拉气弹簧6，所述反拉气弹簧6的一端与腹部腔体11固定，另一端与腹部腔体11通过挂钩活动连接，挂钩活动连接便于装货。

以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种多模式越障机器人，该机器人包括腹部结构(1)、头部驱动(2)和尾部驱动(3)；

腹部结构(1)，包括腹部腔体(11)和侧翼板(12)，所述腹部腔体(11)呈长方体结构，所述侧翼板(12)设于腹部腔体(11)的左右两侧，呈平行四边形的连杆机构，其前后两端向下延伸，并在其底部设有带有驱动的两个驱动轮(121)；

头部驱动(2)，呈“尸”形结构的四连杆机构，与腹部腔体(11)的前端中部固定，能够上下摆动，其底部设有带有驱动的前转向轮(21)；

尾部驱动(3)，呈弧形的连杆结构，与腹部腔体(11)的后端中部铰接，能够上下摆动，其底部设有带有驱动的后转向轮(31)；

其特征在于：

腹部腔体(11)，由六块相同尺寸的腹板(111)围构而成，相邻的两腹板(111)通过合页(112)铰接，所述腹部结构(1)的底部设有双头伸缩缸(4)，所述双头伸缩缸(4)沿腹部腔体(11)的宽度方向设置并位于腹部腔体(11)的中线上，所述双头伸缩缸(4)的两端连接有与其同轴设置的L形的连接板(41)，所述连接板(41)的端部向上延伸并与腹部腔体(11)的中部固定；

侧翼板(12)，其与腹部腔体(11)的中部的合页(112)铰接。

2.根据权利要求1所述的一种多模式越障机器人，其特征在于：所述腹部腔体(11)与双头伸缩缸(4)之间设有承载主板(5)，所述承载主板(5)包括三块沿宽度方向叠置且滑接配合的承载分板(51)，所述连接板(41)向上延伸的部分与两侧的承载分板(51)端部固定。

3.根据权利要求2所述的一种多模式越障机器人，其特征在于：中间的所述承载分板(51)上垂直向下设有与双头伸缩缸(4)连接的加强杆(52)。

4.根据权利要求2所述的一种多模式越障机器人，其特征在于：中间的所述承载分板(51)的底面沿其宽度方向设有T形滑槽(53)，左右两侧的承载分板(51)的上表面设有与T形滑槽(53)相配合的T形滑块(54)。

5.根据权利要求4所述的一种多模式越障机器人，其特征在于：所述T形滑槽(53)沿承载分板(51)的长度方向均布有三个。

6.根据权利要求1所述的一种多模式越障机器人，其特征在于：所述腹部腔体(11)内的上部，沿其长度中线或宽度中线设有反拉气弹簧(6)，所述反拉气弹簧(6)的一端与腹部腔体(11)固定，另一端与腹部腔体(11)通过挂钩活动连接。