CN210452745U - 一种四轮格斗机器人装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四轮格斗机器人装置，包括四轮式底盘，四轮式底盘上安装有呈前、后分布且左、右对称的四个电机驱动单元，电机驱动单元用于分别驱动对应位置的轮胎，四轮式底盘的上方通过支架结构固定有上底板，支架结构包括前侧支架、后侧支架、左侧支架、右侧支架，左侧支架、右侧支架形状相同，且外侧均安装有等间隔分布的多个三线制红外测距传感器；前侧支架、后侧支架的外侧中部均安装有一个三线制红外测距传感器；上底板上表面的后侧安装有稳压模块，上底板周圈的中部均设置有防护壳体的红外测距传感器。本实用新型的四轮格斗机器人装置，能够兼顾灵活性和稳定性的问题，在擂台能够上灵活地采取进攻和防守，具有良好的应用前景。

Description

一种四轮格斗机器人装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种四轮格斗机器人装置。

背景技术

随着各项各类机器人大赛在各省及全国的火热开展，格斗机器人因为其较高的观赏性和较高的技术要求受到越来越高的重视，各院校亦相继开展有关机器人课程及培训。格斗机器人是仿照中国传统武术规则，具备在擂台上自主巡台、寻敌攻击的能力。同时，在擂台下正确判断自身位置并重新下台也是格斗机器人极其重要的一项能力。

目前，主流的格斗机器人均采用主体为上顶板和下底盘的方式构建，通过固定在上顶板上表面的传感器来巡台和控制上顶板前侧的铲子攻击，存在以下不足：

（1）现有的格斗机器人，采用较少的传感器，判断自身位置不够准确，调整自身合适角度需要较长时间，不能及时回到擂台重新发起攻势，实时性不强；

（2）现有的格斗机器人，底盘普遍较高，在受到冲击时容易因重心偏高而导致弹起，抗冲击能力不强是该类型机器人极大地弊端，影响实战的效果；

（3）现有的擂台传机器人，主要采用将下底板和支架合并在一起的结构，在调试或者更换传感器较为麻烦，需要将上顶板完全拆下，费时费力；

（4）现有的擂台传机器人，主要采用后搭或者前撑的方法回到擂台，由于后轮抓地不足，可能卡在擂台边缘，容易受限于整体结构。

因此，如何克服上述的格斗机器人在实战过程中存在的问题，是当前急需解决的。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有的格斗机器人在实战过程中存在的问题。本实用新型的四轮格斗机器人装置，在演示进攻的时候，能够兼顾灵活性和稳定性的问题，在擂台能够上灵活地采取进攻和防守，在擂台下能及时准确判断和调整自身位置重新上台，通过一系列传感器的反馈，该机器人能够适时判断自身位置和状态执行进攻或者防守的策略。同时，该机器人较低的底盘和紧凑的结构使其能够应对较高的冲击力，四侧安装的传感器位置较低而不易受到环境灯光的影响。该实训机器人使用的电机速度快力矩大，能够提供较大的加速度来应对各种情况，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种四轮格斗机器人装置，包括四轮式底盘，所述四轮式底盘上安装有呈前、后分布且左、右对称的四个电机驱动单元，所述电机驱动单元用于分别驱动对应位置的轮胎，

所述四轮式底盘的上方通过支架结构固定有上底板，所述支架结构包括前侧支架、后侧支架、左侧支架、右侧支架，所述左侧支架、右侧支架形状相同，且外侧均安装有等间隔分布的多个三线制红外测距传感器；所述前侧支架、后侧支架的外侧中部均安装有一个三线制红外测距传感器；

所述上底板上表面的后侧安装有稳压模块，所述上底板周圈的中部均设置有防护壳体的红外测距传感器，

所述上底板后端部的两侧分别安装有三角形尾翼结构，所述三角形尾翼结构的外侧均安装有第一红外避障传感器，

所述上底板的中部安装有铲子固定支架座，所述铲子固定支架座通过固定销轴与斜铲支架活动连接，所述斜铲支架的前端部连接有用于攻击的斜铲，所述斜铲上设置有对称设置的第二红外避障传感器，所述固定销轴与模拟舵机相连接。

前述的四轮格斗机器人装置，各电机驱动单元均包括电机、L形固定支架、轮胎及六角铜质联轴器，所述L形固定支架将电机固定在四轮式底盘上，所述轮胎通过六角铜质联轴器与电机轴连接，所述轮胎的直径为72mm。

前述的四轮格斗机器人装置，所述上底板的上方安装有luby控制器，所述四轮式底盘上安装有锂电池组，所述锂电池组给luby控制器、电机提供工作电压，所述电机、各三线制红外测距传感器、红外测距传感器、第一红外避障传感器、第二红外避障传感器、模拟舵机分别与luby控制器相连接，所述锂电池组上设置有充电接口，所述luby控制器为基于STM 单片机的控制器，配置有16路 AD 接口用于各传感器的数据输入， 6路输出接口用于驱动 LED、蜂鸣器、模拟舵机、电机驱动外设驱动，所述基于 STM 单片机的控制器内置蓝牙模块和基于CC2530 的 ZigBee 无线通信平台。

前述的四轮格斗机器人装置，所述斜铲的前侧边缘设置有斜角，斜角的角度与斜铲支架的倾斜角度一致，所述第二红外避障传感器为长方体形状，所述第二红外避障传感器的探头垂直于斜铲设置，并设置在斜铲上的圆孔内，所述第二红外避障传感器的探头通过圆孔探测地面。

前述的四轮格斗机器人装置，所述三角形尾翼结构通过长方形支架固定在上底板后端部，所述三角形尾翼结构的近地面端为圆弧过渡，所述四轮式底盘、上底板的边角均为圆弧过渡。

前述的四轮格斗机器人装置，所述三线制红外测距传感器为圆柱形状，所述三线制红外测距传感器通过贯穿对应的侧支架上六角螺帽固定在对应的支架上，所述六角螺帽的前端部抵住对应三线制红外测距传感器外壁实现固定。

前述的四轮格斗机器人装置，所述第一红外避障传感器为圆柱形状，且所述第一红外避障传感器套接在空心圆柱内，所述空心圆柱通过长方体形底座固定在上底板的后端部，所述第一红外避障传感器与底面的夹角为45°。

前述的四轮格斗机器人装置，所述稳压模块与锂电池组相连接，用于提供稳定的工作电压。

前述的四轮格斗机器人装置，所述四轮式底盘、上底板、支架结构、三角形尾翼结构采用ABS材料制成。

前述的四轮格斗机器人装置，所述L形固定支架、长方形支架、空心圆柱、长方体形底座采用3D打印制成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的四轮格斗机器人装置，能够解决现有的格斗机器人，受限于结构和材料，无法兼顾速度和稳定性的问题，难以应对该类型机器人所需求的耐较高强度冲击要求，本实用新型采用ABS材料，配合3D打印材料加工各部件，使得各个部件较为紧凑地固定在一起，提高了整体机器人的空间利用率，增加了结构的稳定性和抗冲击能力，并具备以下特点：

（1）采用轻便的锂电池组提供电源，并增加六角铜质联轴器与电机轴连接，提供驱动效果，极大地提高了机器人的速度和灵活性；

（2）现有的格斗机器人，由于整体底盘较高，各类型红外传感器安装位置较为偏高，一则判断距离变短，二来容易受到环境灯光的影响，本实用新型的格斗机器人轮胎的直径为72mm，位置整体偏下，对敌探测更加准确；

（3）多组测距传感器、红外障碍传感器整体结构紧凑，固定安装十分简便，不会出现更换休息时“牵一发而动全身”的情况，实时性和检测准确性大大提高；

（4）现有的格斗机器人受限于传感器安装位置和角度，在巡台过程中判断自身位置不够迅速，本实用新型的格斗机器人结合整体结构设计了角度和位置更加合理和紧凑的红外传感器安装方案，不仅能够较快地提前预警，而且固定便于安装、不易损坏。

（5）现有的格斗机器人受限于电机动力和传感器，对自身的位置判断不够及时准确，本实用新型的格斗机器人充分利用每一个传感器反馈的数据，配合动力更加强劲的电机组（四轮驱动），使得机器人能够迅速调整位置重回擂台。

附图说明

图1是本实用新型的四轮格斗机器人装置的结构示意图；

图2是本实用新型的四轮格斗机器人装置的侧视图；

图3是本实用新型的四轮式底盘、上底板之间的结构图；

图4是本实用新型的三角形尾翼结构的示意图；

图5是本实用新型的上底板的示意图；

图6是本实用新型的电机驱动单元的结构示意图。

附图中标记的含义如下：

1：四轮式底盘；2：电机驱动单元；201：电机；202：L形固定支架；203：六角铜质联轴器；3：轮胎；4：上底板；5：支架结构；501：前侧支架；502：后侧支架；503：左侧支架；504：右侧支架；6：三线制红外测距传感器；7：稳压模块；8：红外测距传感器；9：三角形尾翼结构；10：第一红外避障传感器；11：铲子固定支架座；12：固定销轴；13：斜铲支架；14：斜铲；15：第二红外避障传感器；16：luby控制器；17：锂电池组；18：长方形支架。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图6所示，本实用新型的四轮格斗机器人装置，包括四轮式底盘1，所述四轮式底盘1上安装有呈前、后分布且左、右对称的四个电机驱动单元2，所述电机驱动单元2用于分别驱动对应位置的轮胎3，

所述四轮式底盘1的上方通过支架结构5固定有上底板4，所述支架结构5包括前侧支架501、后侧支架502、左侧支架503、右侧支架504，所述左侧支架503、右侧支架504形状相同，且外侧均安装有等间隔分布的多个三线制红外测距传感器6；所述前侧支架501、后侧支架502的外侧中部均安装有一个三线制红外测距传感器6；所述上底板4周圈的中部均设置有防护壳体的红外测距传感器8，

所述上底板4后端部的两侧分别安装有三角形尾翼结构9，所述三角形尾翼结构9的外侧均安装有第一红外避障传感器10，

所述上底板4的中部安装有铲子固定支架座11，所述铲子固定支架座11通过固定销轴12与斜铲支架13活动连接，所述斜铲支架13的前端部连接有用于攻击的斜铲14，所述斜铲14上设置有对称设置的第二红外避障传感器15，所述固定销轴12与模拟舵机相连接，铲子固定支架座14为两组分别固定在上底板4上表面居中两侧离边缘约2cm处。

优选的，各电机驱动单元2均包括电机201、L形固定支架202、轮胎3及六角铜质联轴器203，所述L形固定支架202将电机201固定在四轮式底盘1上，所述轮胎3通过六角铜质联轴器203与电机201轴连接，所述轮胎3的直径为72mm，电机驱动单元2分别驱动对应的轮胎3，四轮驱动功率输出大，便于提供更高的驱动力，而且，轮胎3为驼峰胎，轮胎的结构结构强度高，使用寿命长。

优选的，所述上底板4的上方安装有luby控制器16，所述四轮式底盘1上安装有锂电池组17，所述锂电池组17给luby控制器16、电机201提供工作电压，所述电机201、各三线制红外测距传感器6、红外测距传感器8、第一红外避障传感器10、第二红外避障传感器15、模拟舵机分别与luby控制器16相连接，其中电机201与luby控制器16通过Rs232串口通信线进行连接，各传感器通过3P杜邦线与luby控制器16进行连接，所述锂电池组17上设置有充电接口，所述luby控制器16为基于 STM32 单片机的控制器，配置有 16 路 AD 接口用于各传感器的数据输入，6 路输出接口用于驱动 LED、蜂鸣器、模拟舵机、电机驱动外设驱动，所述基于 STM32 单片机的控制器内置蓝牙模块和基于CC2530 的 ZigBee 无线通信平台。上述的各项器件的控制技术，涉及串口通信，属于本领域技术人员的常规手段，luby控制器16包括主控制器、串口通信、信号采集电路、驱动电机信号接口、红外避障传感器、红外测距传感器、驱动电机和编码电机，都是可以自主选择优选购买的。本实用新型的四轮格斗机器人装置，是要求保护四轮格斗机器人装置的具体结构特征，包括具体某一特殊部件的安装及固定方式。

优选的，所述斜铲14的前侧边缘设置有斜角，斜角的角度与斜铲支架13的倾斜角度一致，所述第二红外避障传感器15为长方体形状，斜铲14上下表面约呈5°，下表面与地面约呈2°，置于平地状态时，斜铲14前边缘与地面重合，后侧略微悬空，便于不使用斜铲时候，放置到水平位置的斜铲1不影响四轮格斗机器人装置的正常运行。

所述第二红外避障传感器15的探头垂直于斜铲14设置，并设置在斜铲14上的圆孔内，所述第二红外避障传感器15的探头通过圆孔探测地面，便于四轮格斗机器人地面运行环境的探测。

优选的，所述三角形尾翼结构9通过长方形支架18固定在上底板4后端部，所述三角形尾翼结构9的近地面端为圆弧过渡，所述四轮式底盘1、上底板4的边角均为圆弧过渡，防止边角过于锋利，不便于组装。

优选的，所述三线制红外测距传感器6为圆柱形状，所述三线制红外测距传感器6通过贯穿对应的侧支架上六角螺帽固定在对应的支架上，所述六角螺帽的前端部抵住对应三线制红外测距传感器6外壁实现固定，固定方式简单可靠，便于组装。

优选的，所述第一红外避障传感器10为圆柱形状，且所述第一红外避障传感器10套接在空心圆柱内，所述空心圆柱通过长方体形底座固定在上底板4的后端部，所述第一红外避障传感器10与底面的夹角为45°。

优选的，所述稳压模块7与锂电池组17相连接，用于提供稳定的工作电压。

优选的，所述四轮式底盘1、上底板4、支架结构5、三角形尾翼结构9采用ABS材料制成，所述L形固定支架202、长方形支架18、空心圆柱、长方体形底座采用3D打印制成，使得各个部件较为紧凑地固定在一起，提高了整体机器人的空间利用率，增加了结构的稳定性和抗冲击能力，且材料成本低，比较轻质，便于通过电机控制四轮格斗机器人装置的移动。

所述支架结构5的高度为45cm，保证四轮格斗机器人装置的整体底盘低，提高行驶的稳定性。

本实用新型的四轮格斗机器人装置，能够解决现有的格斗机器人，受限于结构和材料，无法兼顾速度和稳定性的问题，难以应对该类型机器人所需求的耐较高强度冲击要求，本实用新型采用ABS材料，配合3D打印材料加工各部件，使得各个部件较为紧凑地固定在一起，提高了整体机器人的空间利用率，增加了结构的稳定性和抗冲击能力，并具备以下特点：

（1）采用轻便的锂电池组提供电源，并增加六角铜质联轴器与电机轴连接，提供驱动效果，极大地提高了机器人的速度和灵活性；

（2）现有的格斗机器人，由于整体底盘较高，各类型红外传感器安装位置较为偏高，一则判断距离变短，二来容易受到环境灯光的影响，本实用新型的格斗机器人轮胎的直径为72mm，位置整体偏下，对敌探测更加准确；

（3）多组测距传感器、红外障碍传感器整体结构紧凑，固定安装十分简便，不会出现更换休息时“牵一发而动全身”的情况，实时性和检测准确性大大提高；

（4）现有的格斗机器人受限于传感器安装位置和角度，在巡台过程中判断自身位置不够迅速，本实用新型的格斗机器人结合整体结构设计了角度和位置更加合理和紧凑的红外传感器安装方案，不仅能够较快地提前预警，而且固定便于安装、不易损坏。

（5）现有的格斗机器人受限于电机动力和传感器，对自身的位置判断不够及时准确，本实用新型的格斗机器人充分利用每一个传感器反馈的数据，配合动力更加强劲的电机组（四轮驱动），使得机器人能够迅速调整位置重回擂台。

综上所述，本实用新型的四轮格斗机器人装置，在演示的时候，能够兼顾灵活性和稳定性，通过各个位置传感器反馈信号的配合，能够及时准确地判断自身的位置并适时采取进攻或者防守的策略，其较低的底盘和紧凑的结构使得机器人具有较好的抗冲击能力，各个部件的安装及固定更加合理和便捷，使得各个零件在安装和修理的时候更加便捷迅速。同时，较低的底盘和支架使得传感器的安装位置相应较低，使其不易受环境灯光的影响。前侧优化设计的斜铲及其固定装置，使得斜铲在应对冲击的时候机器人不易因受到冲击而前侧弹起。后侧尾翼的特殊形状设计帮助机器人重回擂台时更加迅速，容错率更高，具有良好的的应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种四轮格斗机器人装置，其特征在于：包括四轮式底盘（1），所述四轮式底盘（1）上安装有呈前、后分布且左、右对称的四个电机驱动单元（2），所述电机驱动单元（2）用于分别驱动对应位置的轮胎（3），

所述四轮式底盘（1）的上方通过支架结构（5）固定有上底板（4），所述支架结构（5）包括前侧支架（501）、后侧支架（502）、左侧支架（503）、右侧支架（504），所述左侧支架（503）、右侧支架（504）形状相同，且外侧均安装有等间隔分布的多个三线制红外测距传感器（6）；所述前侧支架（501）、后侧支架（502）的外侧中部均安装有一个三线制红外测距传感器（6）；

所述上底板（4）上表面的后侧安装有稳压模块（7），所述上底板（4）周圈的中部均设置有防护壳体的红外测距传感器（8），

所述上底板（4）后端部的两侧分别安装有三角形尾翼结构（9），所述三角形尾翼结构（9）的外侧均安装有第一红外避障传感器（10），

所述上底板（4）的中部安装有铲子固定支架座（11），所述铲子固定支架座（11）通过固定销轴（12）与斜铲支架（13）活动连接，所述斜铲支架（13）的前端部连接有用于攻击的斜铲（14），所述斜铲（14）上设置有对称设置的第二红外避障传感器（15），所述固定销轴（12）与模拟舵机相连接。

2.根据权利要求1所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：各电机驱动单元（2）均包括电机（201）、L形固定支架（202）、轮胎（3）及六角铜质联轴器（203），所述L形固定支架（202）将电机（201）固定在四轮式底盘（1）上，所述轮胎（3）通过六角铜质联轴器（203）与电机（201）轴连接，所述轮胎（3）的直径为72mm。

3.根据权利要求2所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述上底板（4）的上方安装有luby控制器（16），所述四轮式底盘（1）上安装有锂电池组（17），所述锂电池组（17）给luby控制器（16）、电机（201）提供工作电压，所述电机（201）、各三线制红外测距传感器（6）、红外测距传感器（8）、第一红外避障传感器（10）、第二红外避障传感器（15）、模拟舵机分别与luby控制器（16）相连接，所述锂电池组（17）上设置有充电接口，所述luby控制器（16）为基于 STM32 单片机的控制器，配置有 16 路 AD 接口用于各传感器的数据输入，6 路输出接口用于驱动 LED、蜂鸣器、模拟舵机、电机驱动外设驱动，所述基于 STM32 单片机的控制器内置蓝牙模块和基于CC2530 的 ZigBee 无线通信平台。

4.根据权利要求1所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述斜铲（14）的前侧边缘设置有斜角，斜角的角度与斜铲支架（13）的倾斜角度一致，所述第二红外避障传感器（15）为长方体形状，所述第二红外避障传感器（15）的探头垂直于斜铲（14）设置，并设置在斜铲（14）上的圆孔内，所述第二红外避障传感器（15）的探头通过圆孔探测地面。

5.根据权利要求1所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述三角形尾翼结构（9）通过长方形支架（18）固定在上底板（4）后端部，所述三角形尾翼结构（9）的近地面端为圆弧过渡，所述四轮式底盘（1）、上底板（4）的边角均为圆弧过渡。

6.根据权利要求1所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述三线制红外测距传感器（6）为圆柱形状，所述三线制红外测距传感器（6）通过贯穿对应的侧支架上六角螺帽固定在对应的支架上，所述六角螺帽的前端部抵住对应三线制红外测距传感器（6）外壁实现固定。

7.根据权利要求1所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述第一红外避障传感器（10）为圆柱形状，且所述第一红外避障传感器（10）套接在空心圆柱内，所述空心圆柱通过长方体形底座固定在上底板（4）的后端部，所述第一红外避障传感器（10）与底面的夹角为45°。

8.根据权利要求3所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述稳压模块（7）与锂电池组（17）相连接，用于提供稳定的工作电压。

9.根据权利要求1所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述四轮式底盘（1）、上底板（4）、支架结构（5）、三角形尾翼结构（9）采用ABS材料制成。

10.根据权利要求2所述的四轮格斗机器人装置，其特征在于：所述L形固定支架（202）、长方形支架（18）、空心圆柱、长方体形底座采用3D打印制成。

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