CN216991518U - 一种越障机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种越障机器人，属于机器人技术领域，越障机器人包括车身主体、设置于车身主体的前轮和后轮以及驱动前轮和后轮转动的驱动装置，越障机器人还包括越障杆，越障杆的一端与前轮中部转动连接，且越障杆的长度大于前轮的半径，驱动装置包括驱动前轮和后轮的转动模块以及驱动越障杆转动的变形模块，以使越障杆具有第一位置和第二位置。越障杆与前轮相互独立，工作过程互不干涉，极大提高了越障机器人的适应能力和耐用性，延长了机器人的使用寿命。同时还能保证前轮的完整性，使前轮在行进时更加平稳，转动更加稳定，而且能够避免尘土等进入至前轮与越障杆之间的间隙内，保证前轮的整洁性。

Description

一种越障机器人

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种越障机器人。

背景技术

越障机器人具有广泛的用途，目前的越障机器人结构主要以轮式、履带式及足式为主，现有越障机器人各有优点也各有不足。其中，轮式越障机器人结构较大，负重比高，在平坦路面负载行进时能够实现既平衡又快捷的移动，但轮式机器人的越障高度受限于轮径，当遇到障碍或者沟壑等特殊路面时，可能导致机器人失去支撑点，重心不稳，从而导致机器人出现倾翻的可能；履带式机器人在爬楼梯作业中应用比较广泛，履带式机构支撑面积大，下陷度小，地形适应能力强，运动平稳，但是履带式机构的体积较大，比较笨重，能量效率低，在阶梯越障过程中履带式机器人容易对台阶面造成磨损；足式越障机器人运动灵活，地形适应能力强，足式机器人是所有运动机构中较灵活的，地形适应能力强，可以解决大多数环境下的行走问题，但是足式机器人的结构和控制系统复杂。

为了解决上述问题，厂家通常会将轮式越障机器人的车轮设置为可变形的变形轮，一般会在原有的车轮上设置可伸缩滑块，当越障机器人遇到障碍时，车轮上的可伸缩滑块向外伸出以实现越障，但该种变形轮导致原有车轮结构不完整，且变形轮在处于正常状态行进时，伸缩滑块仍然会与地面相接触，或者滑块内缩过长导致车轮出现缺口，造成车轮行进时产生颠簸不稳定的情况，长时间使用后会导致滑块变形不稳定甚至失效，缩短越障机器人的使用寿命，严重影响消费者使用体验。

实用新型内容

本申请提供了一种越障机器人，以解决上述技术问题中的至少一个技术问题。

本申请所采用的技术方案为：

一种越障机器人，包括车身主体、设置于所述车身主体的前轮和后轮以及驱动所述前轮和后轮转动的驱动装置，所述越障机器人还包括越障杆，所述越障杆的一端与所述前轮中部转动连接，且所述越障杆的长度大于所述前轮的半径，所述驱动装置包括驱动所述前轮和所述后轮的转动模块以及驱动所述越障杆转动的变形模块，以使所述越障杆具有第一位置和第二位置，所述越障杆位于所述第一位置时，所述越障杆沿所述前轮轴向上的投影全部落入所述前轮内，所述越障杆位于所述第二位置时，所述越障杆的另一端在所述前轮的径向上凸出于所述前轮。

本申请中的所述越障机器人还具有下述附加技术特征：

所述变形模块包括驱动电机、与所述驱动电机传动连接的传动杆以及套设于所述前轮的传动轴的变形组件，且所述变形组件一端与所述越障杆连接，另一端与所述传动杆连接，以使所述驱动电机转动时，带动所述传动杆移动并经过变形组件的传动使所述越障杆在所述第一位置与所述第二位置之间转换。

所述传动杆为齿条，所述驱动电机的电机轴设有与所述齿条啮合的第一齿轮，所述变形组件包括套设于所述传动轴的套环以及与所述套环转动连接的连杆，且所述连杆与所述越障杆转动连接。

所述齿条包括第一齿条和第二齿条，且所述第一齿条与所述第二齿条关于所述第一齿轮对称设置，以使所述第一齿轮转动时，所述第一齿条与所述第二齿条向相反方向移动以带动越障杆同步转动。

所述越障杆位于所述第二位置时，所述越障杆所在直线与所述前轮所在平面的夹角a满足：0°≤a≤30°。

所述越障杆远离所述前轮的一端连接有滚轮，所述滚轮径向所在平面与所述前轮径向所在平面垂直。

所述后轮为可翻转的行星轮。

所述后轮包括与所述转动模块传动连接的第二齿轮、与所述第二齿轮啮合的第三齿轮以及与所述第三齿轮同轴连接的太阳轮，所述第二齿轮与所述第三齿轮通过盖板固定为一体，所述盖板位于所述第二齿轮的外侧设有外齿轮，所述越障机器人还包括翻转电机，所述翻转电机的输出轴设有与所述外齿轮啮合的第四齿轮，以带动所述盖板转动实现行星轮的翻转。

所述越障机器人还包括设置于所述车身主体的具有夹爪的机械臂。

所述越障机器人还包括控制装置以及与所述控制装置连接的避障雷达，所述避障雷达可检测前方是否有障碍物，并将检测信号传输给所述控制装置，所述控制装置可根据所述检测信号控制所述驱动装置动作，以使所述越障杆变形实现越障。

由于采用了上述技术方案，本申请取得的有益效果为：

1.本申请通过设置与所述前轮中部转动连接，且所述越障杆的长度大于所述前轮的半径，并且所述越障杆具有第一位置和第二位置，所述越障杆位于所述第一位置时，所述越障杆沿所述前轮轴向上的投影全部落入所述前轮内，此时所述前轮作为行进轮，越障杆不与地面相接触，实现越障机器人的平稳行进。当越障机器人遇到障碍时，变形模块驱动越障杆转动至第二位置，此时所述越障杆的另一端在所述前轮的径向上凸出于所述前轮，越障机器人通过越障杆向前行进，并且可以通过越障杆之间的间隙越过障碍，实现越障的作用，使得越障机器人可以适应多种不同的地形，能够翻越一定高度的障碍物，具有较强的适应能力。并且相较于传统的将前轮上设置变形轮的形式，本申请越障杆与前轮相互独立，工作过程互不干涉，极大提高了越障机器人的适应能力和耐用性，延长了机器人的使用寿命。同时还能保证前轮的完整性，使前轮在行进时更加平稳，转动更加稳定，而且能够避免尘土等进入至前轮与越障杆之间的间隙内，保证前轮的整洁性。此外前轮与越障杆相互独立，在长时间使用过后，如若前轮或越障杆发生故障或损坏，可将单一部件拆卸下来进行维修或者更换，极大降低了维修成本。

2.作为本申请的一种优选实施方式，通过将变形模块设置为包括驱动电机、与所述驱动电机传动连接的传动杆以及套设于所述前轮的传动轴的变形组件，且所述变形组件一端与所述越障杆连接，另一端与所述传动杆连接，当越障杆需要进行位置变换时，驱动电机转动并带动传动杆水平移动，传动杆推动变形组件变形并带动越障杆转动，实现越障杆在第一位置与第二位置之间的转换。

3.作为本申请的一种优选实施方式，通过将传动杆设置为齿条，且所述驱动电机的电机轴设有与所述齿条啮合的第一齿轮，提高了驱动电机与传动杆之间的传动效率，传动更加稳定，避免传动过程中传动杆与驱动电机发生相对滑动导致传动失效的情况。同时变形组件包括套设于所述传动轴的套环以及与所述套环转动连接的连杆，且所述连杆与所述越障杆转动连接，有效降低了变形组件的占用空间，并且各部件之间动作协调性好，运行稳定，进一步提高了机器人的适用性和耐用性。

4.作为本申请的一种优选实施方式，通过将齿条设置为包括第一齿条和第二齿条，且所述第一齿条与所述第二齿条关于所述第一齿轮对称设置，使得所述第一齿轮转动时，所述第一齿条与所述第二齿条向相反方向移动，并且两个齿条可以同时带动越障机器人两个前轮侧的套环进行移动以带动越障杆实现第一位置和第二位置变换的同步进行。通过一个驱动电机便可实现两侧前轮的越障杆实现位置的变换，简化了整机的结构，使机器人结构更加紧凑，有助于缩小机器人的占用空间，同时越障杆同步转动无需单一进行控制，操作更加方便快捷，提高了变形效率。

5.作为本申请的一种优选实施方式，所述越障杆位于所述第二位置时，通过将所述越障杆所在直线与所述前轮所在平面的夹角a设置为满足：0°≤a≤ 30°，避免越障杆位于第二位置时，越障杆所在直线与所述前轮所在平面的夹角过大导致越障杆承受过大力后造成越障杆弯曲变形的情况，延长越障杆的使用寿命。

6.作为本申请的一种优选实施方式，通过将后轮设置为可翻转的行星轮，使得遇到障碍物时，后轮可以进行翻转从而翻越障碍物，进一步提高了越障机器人的适用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一种实施方式下越障机器人的结构示意图；

图2为本申请一种实施方式下越障机器人的剖视图；

图3为本申请一种实施方式下另一角度越障机器人的剖视图；

图4为本申请一种实施方式下传动杆的剖视图。

其中，

1-车身主体、11-机械臂；2-前轮；3-后轮、31-第二齿轮、32-第三齿轮、 33-太阳轮；4-越障杆；5-转动模块；6-变形模块、61-驱动电机、62-传动杆、 621-第一齿条、622-第二齿条；63-套环、64-连杆；7-滚轮；8-翻转电机、81- 第四齿轮；9-盖板、91-外齿轮。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1、图2所示，本申请提供了一种越障机器人，包括车身主体1、设置于所述车身主体1的前轮2和后轮3以及驱动所述前轮2和后轮3转动的驱动装置，所述越障机器人还包括越障杆4，所述越障杆4的一端与所述前轮2 中部转动连接，且所述越障杆4的长度大于所述前轮2的半径，所述驱动装置包括驱动所述前轮2和所述后轮3的转动模块5以及驱动所述越障杆4转动的变形模块6，以使所述越障杆4具有第一位置和第二位置，所述越障杆4位于所述第一位置时，所述越障杆4沿所述前轮2轴向上的投影全部落入所述前轮 2内，所述越障杆4位于所述第二位置时，所述越障杆4的另一端在所述前轮2的径向上凸出于所述前轮2。

本申请通过设置与所述前轮2中部转动连接，且所述越障杆4的长度大于所述前轮2的半径，并且所述越障杆4具有第一位置和第二位置，所述越障杆 4位于所述第一位置时，所述越障杆4沿所述前轮2轴向上的投影全部落入所述前轮2内，此时所述前轮2作为行进轮，越障杆4不与地面相接触，实现越障机器人的平稳行进。当越障机器人遇到障碍时，变形模块6驱动越障杆4转动至第二位置，此时所述越障杆4的另一端在所述前轮2的径向上凸出于所述前轮2，越障机器人通过越障杆4向前行进，并且可以通过越障杆4之间的间隙越过障碍，实现越障的作用，使得越障机器人可以适应多种不同的地形，能够翻越一定高度的障碍物，具有较强的适应能力。并且相较于传统的将前轮2 上设置变形轮的形式，本申请越障杆4与前轮2相互独立，工作过程互不干涉，极大提高了越障机器人的适应能力和耐用性，延长了机器人的使用寿命。同时还能保证前轮2的完整性，使前轮2在行进时更加平稳，转动更加稳定，而且能够避免尘土等进入至前轮2与越障杆4之间的间隙内，保证前轮2的整洁性。此外前轮2与越障杆4相互独立，在长时间使用过后，如若前轮2或越障杆4 发生故障或损坏，可将单一部件拆卸下来进行维修或者更换，极大降低了维修成本。

需要说明的是，本申请中越障杆4不仅限于设置于前轮2，其还可以设置在后轮3或者前轮2和后轮3都设置有越障杆4。并且能够理解的是，前轮2 和后轮3均设置有两个，在此不再赘述。

同时需要说明的是，本申请对变形模块6的结构不作具体限定，作为本申请的一种优选实施方式，如图2所示，所述变形模块6包括驱动电机61、与所述驱动电机61传动连接的传动杆62以及套设于所述前轮2的传动轴的变形组件，且所述变形组件一端与所述越障杆4连接，另一端与所述传动杆62连接，以使所述驱动电机61转动时，带动所述传动杆62移动并经过变形组件的传动使所述越障杆4在所述第一位置与所述第二位置之间转换。

通过将变形模块6设置为包括驱动电机61、与所述驱动电机61传动连接的传动杆62以及套设于所述前轮2的传动轴的变形组件，且所述变形组件一端与所述越障杆4连接，另一端与所述传动杆62连接，当越障杆4需要进行位置变换时，驱动电机61转动并带动传动杆62水平移动，传动杆62推动变形组件变形并带动越障杆4转动，实现越障杆4在第一位置与第二位置之间的转换。

进一步地，如图2、图3所示，所述传动杆62为齿条，所述驱动电机61 的电机轴设有与所述齿条啮合的第一齿轮611，所述变形组件包括套设于所述传动轴的套环63以及与所述套环63转动连接的连杆64，且所述连杆64与所述越障杆4转动连接。

通过将传动杆62设置为齿条，且所述驱动电机61的电机轴设有与所述齿条啮合的第一齿轮611，提高了驱动电机61与传动杆62之间的传动效率，传动更加稳定，避免传动过程中传动杆62与驱动电机61发生相对滑动导致传动失效的情况。同时变形组件包括套设于所述传动轴的套环63以及与所述套环 63转动连接的连杆64，且所述连杆64与所述越障杆4转动连接，有效降低了变形组件的占用空间，并且各部件之间动作协调性好，运行稳定，进一步提高了机器人的适用性和耐用性。

进一步地，如图3所示，所述齿条包括第一齿条621和第二齿条622，且所述第一齿条621与所述第二齿条622关于所述第一齿轮611对称设置，以使所述第一齿轮转动时，所述第一齿条621与所述第二齿条622向相反方向移动以带动越障杆4同步转动。

通过将齿条设置为包括第一齿条621和第二齿条622，且所述第一齿条621 与所述第二齿条622关于所述第一齿轮611对称设置，使得所述第一齿轮转动时，所述第一齿条621与所述第二齿条622向相反方向移动，并且两个齿条可以同时带动越障机器人两个前轮2侧的套环63进行移动以带动越障杆4实现第一位置和第二位置变换的同步进行。通过一个驱动电机61便可实现两侧前轮2 的越障杆4实现位置的变换，简化了整机的结构，使机器人结构更加紧凑，有助于缩小机器人的占用空间，同时越障杆4同步转动无需单一进行控制，操作更加方便快捷，提高了变形效率。

作为本申请的一种优选实施方式，所述越障杆4位于所述第二位置时，所述越障杆4所在直线与所述前轮2所在平面的夹角a满足：0°≤a≤30°。

通过将所述越障杆4所在直线与所述前轮2所在平面的夹角a设置为满足： 0°≤a≤30°，避免越障杆4位于第二位置时，越障杆4所在直线与所述前轮 2所在平面的夹角过大导致越障杆4承受过大力后造成越障杆4弯曲变形的情况，延长越障杆4的使用寿命。

作为本申请的一种优选实施方式，如图2所示，所述越障杆4远离所述前轮2的一端连接有滚轮7，所述滚轮7径向所在平面与所述前轮2径向所在平面垂直。

通过在越障杆4远离所述前轮2的一端连接有滚轮7，且所述滚轮7径向所在平面与所述前轮2径向所在平面垂直，一方面越障杆4位于第二位置时，由于滚轮7的存在可以增加越障杆4与地面的接触面积，提高越障杆4与地面的摩擦力，降低行进过程中越障杆4出现打滑的概率；另一方面，当越障杆4 位于第二位置时，可以控制两个后轮3相对方向转动，此时会驱动滚轮7转动，从而实现机器人的转向，进一步提高机器人的适应能力。

作为本申请的一种优选实施方式，如图2所示，所述后轮3为可翻转的行星轮。

通过将后轮3设置为可翻转的行星轮，使得遇到障碍物时，后轮3可以进行翻转从而翻越障碍物，进一步提高了越障机器人的适用性。

进一步地，如图3所示，所述后轮3包括与所述转动模块5传动连接的第二齿轮31、与所述第二齿轮31啮合的第三齿轮32以及与所述第三齿轮32同轴连接的太阳轮33，所述第二齿轮31与所述第三齿轮32通过盖板9固定为一体，所述盖板9位于所述第二齿轮31的外侧设有外齿轮91，所述越障机器人还包括翻转电机8，所述翻转电机8的输出轴设有与所述外齿轮91啮合的第四齿轮81，以带动所述盖板9转动实现行星轮的翻转。

具体地，当行星轮需要翻转时，翻转电机8开始工作并带动第四齿轮81 转动，第四齿轮81进而带动外齿轮91转动，从而使盖板9整体转动，与盖板 9固定连接的太阳轮33随之转动，太阳轮33带动行星轮实现翻转。

作为本申请的一种优选实施方式，如图1所示，所述越障机器人还包括设置于所述车身主体1的具有夹爪的机械臂11。

通过设置机械臂11，实现对物件的抓取，进一步提升了机器人的适用性。

作为本申请的一种优选实施方式，所述越障机器人还包括控制装置以及与所述控制装置连接的避障雷达，所述避障雷达可检测前方是否有障碍物，并将检测信号传输给所述控制装置，所述控制装置可根据所述检测信号控制所述驱动装置动作，以使所述越障杆4变形实现越障。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种越障机器人，其特征在于，包括车身主体、设置于所述车身主体的前轮和后轮以及驱动所述前轮和后轮转动的驱动装置，所述越障机器人还包括越障杆，所述越障杆的一端与所述前轮中部转动连接，且所述越障杆的长度大于所述前轮的半径，所述驱动装置包括驱动所述前轮和所述后轮的转动模块以及驱动所述越障杆转动的变形模块，以使所述越障杆具有第一位置和第二位置，所述越障杆位于所述第一位置时，所述越障杆沿所述前轮轴向上的投影全部落入所述前轮内，所述越障杆位于所述第二位置时，所述越障杆的另一端在所述前轮的径向上凸出于所述前轮。

2.根据权利要求1所述的一种越障机器人，其特征在于，所述变形模块包括驱动电机、与所述驱动电机传动连接的传动杆以及套设于所述前轮的传动轴的变形组件，且所述变形组件一端与所述越障杆连接，另一端与所述传动杆连接，以使所述驱动电机转动时，带动所述传动杆移动并经过变形组件的传动使所述越障杆在所述第一位置与所述第二位置之间转换。

3.根据权利要求2所述的一种越障机器人，其特征在于，所述传动杆为齿条，所述驱动电机的电机轴设有与所述齿条啮合的第一齿轮，所述变形组件包括套设于所述传动轴的套环以及与所述套环转动连接的连杆，且所述连杆与所述越障杆转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种越障机器人，其特征在于，所述齿条包括第一齿条和第二齿条，且所述第一齿条与所述第二齿条关于所述第一齿轮对称设置，以使所述第一齿轮转动时，所述第一齿条与所述第二齿条向相反方向移动以带动越障杆同步转动。

5.根据权利要求1所述的一种越障机器人，其特征在于，所述越障杆位于所述第二位置时，所述越障杆所在直线与所述前轮所在平面的夹角a满足：0°≤a≤30°。

6.根据权利要求1所述的一种越障机器人，其特征在于，所述越障杆远离所述前轮的一端连接有滚轮，所述滚轮径向所在平面与所述前轮径向所在平面垂直。

7.根据权利要求1所述的一种越障机器人，其特征在于，所述后轮为可翻转的行星轮。

8.根据权利要求7所述的一种越障机器人，其特征在于，所述后轮包括与所述转动模块传动连接的第二齿轮、与所述第二齿轮啮合的第三齿轮以及与所述第三齿轮同轴连接的太阳轮，所述第二齿轮与所述第三齿轮通过盖板固定为一体，所述盖板位于所述第二齿轮的外侧设有外齿轮，所述越障机器人还包括翻转电机，所述翻转电机的输出轴设有与所述外齿轮啮合的第四齿轮，以带动所述盖板转动实现行星轮的翻转。

9.根据权利要求1所述的一种越障机器人，其特征在于，所述越障机器人还包括设置于所述车身主体的具有夹爪的机械臂。

10.根据权利要求1所述的一种越障机器人，其特征在于，所述越障机器人还包括控制装置以及与所述控制装置连接的避障雷达，所述避障雷达可检测前方是否有障碍物，并将检测信号传输给所述控制装置，所述控制装置可根据所述检测信号控制所述驱动装置动作，以使所述越障杆变形实现越障。

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