CN219215211U - 具有越障功能的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及移动机器人，具体地说是一种具有越障功能的机器人，包括越障机构、车架及可变形轮履耦合驱动机构，其中四个可变形轮履耦合驱动机构作为驱动轮安装在车架上，车架上方安装有越障机构，越障机构包括锁紧装置、摆杆装置、下底板及上底板，多个锁紧装置固定在下底板上，与多个摆杆装置锁紧在一起，多个摆杆装置共同安装在上底板上。一方面通过越障机构中锁紧装置的释放和回收跨越特殊障碍物，另一方面通过四个可变形轮履耦合驱动机构的作用也可跨越一般障碍物，为提高机器人的移动效率及特殊环境下能够正常工作提供了技术支撑。本实用新型具有机构精巧、模块化、适应性强，易于安装、更换、操控精准的特点。

Description

具有越障功能的机器人

技术领域

本实用新型涉及移动机器人，具体地说是一种具有越障功能的机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断改革与创新，特别是近几年机器人领域的飞速发展，机器人工作环境也有着及其的特殊性。因此，对移动机器人的特殊要求越来越高，需要适应某特殊地形和环境，如。这就要求设计出特殊越障机构，用以满足特殊工作的需求。

实用新型内容

为了满足移动机器人能够适应特殊地形和环境的要求，提高移动机器人的适应性，本实用新型的目的在于提供一种具有越障功能的机器人。该具有越障功能的机器人上可搭载多种载荷，实现特殊地形和环境的越障功能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括越障机构、车架及可变形轮履耦合驱动机构，其中越障机构固定在车架的上方，所述车架上安装有多个作为驱动轮的可变形轮履耦合驱动机构，各所述可变形轮履耦合驱动机构位于越障机构的下方；所述越障机构包括下底板、上底板、锁紧装置及摆杆装置，所述下底板固接于车架上，所述下底板的上表面设有多个锁紧装置，所述上底板位于下底板的上方，所述上底板的下表面设有与锁紧装置数量相同、一一对应的摆杆装置，所述摆杆装置的下端锁紧于对应的锁紧装置中，所述摆杆装置的下端在行进中遇到障碍物时在障碍物的外力作用下绕摆杆装置的上端转动，并在越障后复位。

其中：所述锁紧装置包括锁紧端盖、锁紧下槽、锁紧上板、锁紧弹簧及滑动轴，所述滑动轴的下端固定在下底板上，上端设有所述锁紧端盖，所述锁紧下槽及锁紧上板均位于锁紧端盖与下底板之间，所述锁紧下槽上开设有用于容置摆杆装置下端的凹槽，所述凹槽开口端的锁紧下槽上设有用于将摆杆装置下端锁紧在凹槽中的锁紧上板，所述滑动轴分别由锁紧下槽及锁紧上板穿过，所述锁紧下槽及锁紧上板具有沿竖直方向的运动量。

所述锁紧下槽及锁紧上板均与滑动轴滑动连接，所述锁紧上板与锁紧端盖之间的滑动轴上及锁紧下槽与下底板之间的滑动轴上均套设有锁紧弹簧，所述锁紧下槽及锁紧上板通过锁紧弹簧的弹力实现沿竖直方向的运动量。

所述凹槽开口端两侧的锁紧下槽上均设有锁紧上板，每个所述锁紧上板的上方均设有锁紧端盖，每个所述锁紧端盖均通过滑动轴安装于下底板上；每个所述锁紧上板的前后两侧均设有斜面A。

所述凹槽的宽度与锁紧下槽的宽度相同，即所述凹槽沿宽度方向贯穿锁紧下槽。

所述摆杆装置包括支撑摆杆、摆杆轴、摆杆锁销、摆杆底座及摆杆扭簧，作为所述摆杆装置上端的摆杆底座固接于上底板的下表面，所述支撑摆杆的上端为转动安装于摆杆底座上的摆杆轴，所述支撑摆杆的下端为被锁紧在锁紧装置中的摆杆锁销，所述摆杆锁销即为摆杆装置的下端；所述摆杆轴上套设有摆杆扭簧，所述摆杆扭簧的一端连接于支撑摆杆上、另一端固定在所述摆杆底座上开设的摆杆调节孔中。

所述支撑摆杆两侧的摆杆轴上分别套设有摆杆扭簧，所述摆杆底座的两侧均开设有摆杆调节孔。

所述摆杆底座上沿摆杆轴的圆周方向开设有多个摆杆调节孔，所述摆杆扭簧的另一端通过固定在不同摆杆调节孔中实现对支撑摆杆的弹簧扭力调节，所述支撑摆杆在摆杆扭簧的弹簧扭力作用下处于竖直状态，进而实现所述摆杆锁销被锁紧在锁紧装置中。

所述摆杆锁销绕摆杆轴的运动轨迹为弧线，所述摆杆锁销的前后两侧均设有斜面B。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型的越障机构通过多个锁紧装置和摆杆装置的配合工作，能够使得机器人穿过特殊障碍物，提高了机器人的越障性能。

2.本实用新型的越障机构穿过障碍物为被动方式，无电机驱动，采用弹簧复位的方式实现，精简了控制方式，操作简单。

3.本实用新型机器人移动平台可跨越多种障碍物，提高通过性能，适应性强，模块化、精简化，易于安装、操控简单。

4.本实用新型将可变形轮履耦合驱动机构作为驱动轮，提高了一般性轮式驱动的越障能力，使得整个机器人的适应能力更加的强大。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型越障机构的结构示意图；

图3为本实用新型锁紧装置的结构示意图；

图4为本实用新型锁紧装置打开或锁紧过程的结构示意图；

图5为本实用新型穿越障碍物初始阶段的结构示意图；

图6为本实用新型穿越障碍物中间阶段的结构示意图；

图7为本实用新型驱动轮履带式驱动方式的结构示意图；

其中：1为越障机构，2为车架，3为可变形轮履耦合驱动机构，4为下底板，5为上底板，6为锁紧装置，7为摆杆装置，8为锁紧端盖，9为锁紧下槽，10为锁紧上板，11为锁紧弹簧，12为滑动轴，13为支撑摆杆，14为摆杆轴，15为摆杆锁销，16为摆杆底座，17为摆杆扭簧，18为摆杆调节孔，19为障碍物，20为斜面A，21为斜面B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型包括越障机构1、车架2及可变形轮履耦合驱动机构3，其中越障机构1固定在车架2的上方，车架2上安装有多个作为驱动轮的可变形轮履耦合驱动机构3，各可变形轮履耦合驱动机构3位于越障机构1的下方；本实施例的可变形轮履耦合驱动机构3为四个，车架2每侧的前后两端各安装一个。本实施例的可变形轮履耦合驱动机构3为现有技术，可采用2017年6月9日公开、公开号为CN106809292A的“可变形轮履耦合驱动机构”。

如图1及图2所示，本实施例的越障机构1包括下底板4、上底板5、锁紧装置6及摆杆装置7，下底板4固接于车架2上，下底板4的上表面设有多个锁紧装置6，上底板5位于下底板4的上方，上底板5的下表面设有与锁紧装置6数量相同、一一对应的摆杆装置7，通过多个摆杆装置7支撑固定上底板5；摆杆装置7的下端锁紧于对应的锁紧装置6中，摆杆装置7的下端在行进中遇到障碍物19时在障碍物19的外力作用下绕摆杆装置7的上端转动，并在越障后复位。本实施例的锁紧装置6沿车架2的长度方向设置了多行，每行中锁紧装置6的数量可相同、也可不同。

如图2及图3所示，本实施例的锁紧装置6包括锁紧端盖8、锁紧下槽9、锁紧上板10、锁紧弹簧11及滑动轴12，滑动轴12的下端固定在下底板4上，上端设有锁紧端盖8，锁紧下槽9及锁紧上板10均位于锁紧端盖8与下底板4之间，锁紧下槽9上开设有用于容置摆杆装置7下端的凹槽，凹槽开口端的锁紧下槽9上设有用于将摆杆装置7下端锁紧在凹槽中的锁紧上板10，滑动轴12分别由锁紧下槽9及锁紧上板10穿过，锁紧下槽9及锁紧上板10具有沿竖直方向的运动量。

本实施例凹槽的宽度与锁紧下槽9的宽度相同，即凹槽沿宽度方向贯穿锁紧下槽9。凹槽开口端两侧的锁紧下槽9上均设有锁紧上板10，每个锁紧上板10的上方均设有锁紧端盖8，每个锁紧端盖8均通过滑动轴12安装于下底板4上；每个锁紧上板10的前后两侧均设有斜面A20。两侧锁紧上板10的内端面均延伸至凹槽内部的上方，且两侧锁紧上板10内端面之间留有间距。凹槽两侧的锁紧下槽9及每侧的锁紧上板10上均沿高度方向开设有滑动孔，每个锁紧端盖8上的滑动轴12由同侧的锁紧下槽9及锁紧上板10上的滑动孔穿过，锁紧下槽9及锁紧上板10均与滑动轴12滑动连接，锁紧上板10与锁紧端盖8之间的滑动轴12上及锁紧下槽9与下底板4之间的滑动轴12上均套设有锁紧弹簧11，锁紧下槽9及锁紧上板10通过锁紧弹簧11的弹力实现沿竖直方向的运动量。

如图2～4所示，本实施例的摆杆装置7包括支撑摆杆13、摆杆轴14、摆杆锁销15、摆杆底座16及摆杆扭簧17，作为摆杆装置7上端的摆杆底座16固接于上底板5的下表面，支撑摆杆13的上端为转动安装于摆杆底座16上的摆杆轴14，支撑摆杆13的下端为被锁紧在锁紧装置6中的摆杆锁销15，摆杆锁销15即为摆杆装置7的下端；锁紧装置6通过锁紧下槽9、锁紧上板10及锁紧弹簧11的作用将摆杆装置7中的摆杆锁销15锁紧固定在锁紧下槽9的凹槽中。摆杆轴14上套设有摆杆扭簧17，摆杆扭簧17的一端连接于支撑摆杆13上、另一端固定在摆杆底座16上开设的摆杆调节孔18中。

本实施例的支撑摆杆13两侧的摆杆轴14上分别套设有摆杆扭簧17，摆杆底座16的两侧均开设有摆杆调节孔18。摆杆底座16的每侧均沿摆杆轴14的圆周方向开设有多个摆杆调节孔18，摆杆扭簧17的另一端通过固定在不同摆杆调节孔18中，用于调节两侧摆杆扭簧17对支撑摆杆13的弹簧扭力，支撑摆杆13在摆杆扭簧17的弹簧扭力作用下处于竖直状态，进而实现摆杆锁销15被锁紧在锁紧装置6中的目的。

本实施例的摆杆装置7的摆杆锁销15从锁紧装置6中的锁紧下槽9中脱离出来或被推回到锁紧下槽9中，摆杆锁销15的运动轨迹为弧线，迫使锁紧下槽9和锁紧上板10需有垂直方向的运动量，在多个锁紧弹簧11的作用下能够达到其目的。

本实施例的锁紧上板10的前后两侧均设有斜面A20，摆杆锁销15的前后两侧均设有斜面B21，在摆杆锁销15被推回锁紧下槽9的过程中，斜面B21与斜面A20接触，更便于摆杆锁销15进入锁紧下槽9的凹槽中。

如图1、图7所示，本实施例的可变形轮履耦合驱动机构3作为驱动轮，可在轮式和履带式之间转换，适应多变的复杂地形，提高机器人平台的移动效率。

本实用新型的工作原理为：

如图5、图6所示，锁紧装置6通过多个锁紧弹簧11为锁紧下槽9和锁紧上板10提供锁紧力，将摆杆装置7中的摆杆锁销15锁紧固定；摆杆锁销15在外力作用下脱离开锁紧装置6或在摆杆扭簧17的作用下回到锁紧装置6中，其运动轨迹为弧线，在多个锁紧弹簧11的作用下，锁紧下槽9和锁紧上板10能够沿滑动轴12运动，从而实现摆杆锁销15的锁紧或释放。

摆杆装置7通过摆杆底座16上的多个摆杆调节孔18调节两侧摆杆扭簧17对支撑摆杆13的弹簧扭力，使得支撑摆杆13处于竖直状态，从而达到摆杆锁销15被锁紧装置6锁紧的目的。

机器人行进过程遇障碍物19，障碍物19与摆杆装置7中的支撑摆杆13接触，在障碍物19的外力作用下，将支撑摆杆13连接的摆杆锁销15从锁紧装置6中脱离出来，机器人继续行进，障碍物19与此组支撑摆杆13分离，此组摆杆装置7中的支撑摆杆13在两侧摆杆扭簧17的作用下将摆杆锁销15推回到锁紧装置6中的锁紧下槽9中，机器人继续行进，障碍物19与下一组摆杆装置7的支撑摆杆13接触，直至机器人完全通过障碍物19。

驱动轮采用可变形轮履耦合驱动机构3，既实现机器人轮式运动方式速度快、效率高的特点，又实现履带式运动方式通过能力强的特点。

Claims (9)

1.一种具有越障功能的机器人，其特征在于：包括越障机构(1)、车架(2)及可变形轮履耦合驱动机构(3)，其中越障机构(1)固定在车架(2)的上方，所述车架(2)上安装有多个作为驱动轮的可变形轮履耦合驱动机构(3)，各所述可变形轮履耦合驱动机构(3)位于越障机构(1)的下方；所述越障机构(1)包括下底板(4)、上底板(5)、锁紧装置(6)及摆杆装置(7)，所述下底板(4)固接于车架(2)上，所述下底板(4)的上表面设有多个锁紧装置(6)，所述上底板(5)位于下底板(4)的上方，所述上底板(5)的下表面设有与锁紧装置(6)数量相同、一一对应的摆杆装置(7)，所述摆杆装置(7)的下端锁紧于对应的锁紧装置(6)中，所述摆杆装置(7)的下端在行进中遇到障碍物(19)时在障碍物(19)的外力作用下绕摆杆装置(7)的上端转动，并在越障后复位。

2.根据权利要求1所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述锁紧装置(6)包括锁紧端盖(8)、锁紧下槽(9)、锁紧上板(10)、锁紧弹簧(11)及滑动轴(12)，所述滑动轴(12)的下端固定在下底板(4)上，上端设有所述锁紧端盖(8)，所述锁紧下槽(9)及锁紧上板(10)均位于锁紧端盖(8)与下底板(4)之间，所述锁紧下槽(9)上开设有用于容置摆杆装置(7)下端的凹槽，所述凹槽开口端的锁紧下槽(9)上设有用于将摆杆装置(7)下端锁紧在凹槽中的锁紧上板(10)，所述滑动轴(12)分别由锁紧下槽(9)及锁紧上板(10)穿过，所述锁紧下槽(9)及锁紧上板(10)具有沿竖直方向的运动量。

3.根据权利要求2所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述锁紧下槽(9)及锁紧上板(10)均与滑动轴(12)滑动连接，所述锁紧上板(10)与锁紧端盖(8)之间的滑动轴(12)上及锁紧下槽(9)与下底板(4)之间的滑动轴(12)上均套设有锁紧弹簧(11)，所述锁紧下槽(9)及锁紧上板(10)通过锁紧弹簧(11)的弹力实现沿竖直方向的运动量。

4.根据权利要求2所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述凹槽开口端两侧的锁紧下槽(9)上均设有锁紧上板(10)，每个所述锁紧上板(10)的上方均设有锁紧端盖(8)，每个所述锁紧端盖(8)均通过滑动轴(12)安装于下底板(4)上；每个所述锁紧上板(10)的前后两侧均设有斜面A(20)。

5.根据权利要求2所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述凹槽的宽度与锁紧下槽(9)的宽度相同，即所述凹槽沿宽度方向贯穿锁紧下槽(9)。

6.根据权利要求1所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述摆杆装置(7)包括支撑摆杆(13)、摆杆轴(14)、摆杆锁销(15)、摆杆底座(16)及摆杆扭簧(17)，作为所述摆杆装置(7)上端的摆杆底座(16)固接于上底板(5)的下表面，所述支撑摆杆(13)的上端为转动安装于摆杆底座(16)上的摆杆轴(14)，所述支撑摆杆(13)的下端为被锁紧在锁紧装置(6)中的摆杆锁销(15)，所述摆杆锁销(15)即为摆杆装置(7)的下端；所述摆杆轴(14)上套设有摆杆扭簧(17)，所述摆杆扭簧(17)的一端连接于支撑摆杆(13)上、另一端固定在所述摆杆底座(16)上开设的摆杆调节孔(18)中。

7.根据权利要求6所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述支撑摆杆(13)两侧的摆杆轴(14)上分别套设有摆杆扭簧(17)，所述摆杆底座(16)的两侧均开设有摆杆调节孔(18)。

8.根据权利要求6所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述摆杆底座(16)上沿摆杆轴(14)的圆周方向开设有多个摆杆调节孔(18)，所述摆杆扭簧(17)的另一端通过固定在不同摆杆调节孔(18)中实现对支撑摆杆(13)的弹簧扭力调节，所述支撑摆杆(13)在摆杆扭簧(17)的弹簧扭力作用下处于竖直状态，进而实现所述摆杆锁销(15)被锁紧在锁紧装置(6)中。

9.根据权利要求6所述具有越障功能的机器人，其特征在于：所述摆杆锁销(15)绕摆杆轴(14)的运动轨迹为弧线，所述摆杆锁销(15)的前后两侧均设有斜面B(21)。

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